เอกสารวิชาการ
ชางหมอน้ํา
กรมอูทหารเรือ (จัดพิมพเมื่อ กันยายน ๒๕๔๘)
สารบัญ หนา บทที่ 1 การเกิดของไอน้ํา (THE GENERATION OF STEAM) 1.1 การกลายเปนไอ, กรรมวิธีการกลายเปนไอ, การระเหย, การเดือด 1.2 ผลของความรอน (EFFECT OF HEAT) 1.3 คุณสมบัติของน้ําเมื่อไดรับความรอน 1.4 สภาวะตาง ๆ ของน้ํา 1.5 การทดลองการเกิดไอน้ํา 1.6 ชนิดของไอน้าํ 1.7 การคํานวณหาปริมาณความรอน 1.8 ความจุความรอน 1.9 เอนทันบีของไอแหงและไอเปยก 1.10 พลังงานภายในของไอน้ํา 1.11 ปริมาตรจําเพาะและความหนาแนนของไอแหง 1.12 เอนทันบีของไอดง 1.13 ความรอนรวมของไอน้ํา 1.14 เอนโทรบี (ENTROPY) 1.15 ตารางไอน้ํา 1.16 ความดัน (PRESSURE) 1.16.1 ความดันบรรยากาศ (ATMOSPHERIC PRESSURE) 1.16.2 ความดันสมบูรณ (ABSOLUTE PRESSURE) 1.16.3 เครื่องวัดความดัน (PRESSURE GAUGE) 1.16.4 หนวยความดันเปรียบเทียบ 1.17 MODERN STEAM BOILERS 1.18 APPENDIX TABLES 1.19 DRY SATURATED STEAM : PRESSURE TABLE 1.20 PROPERTIES OF SUPERHEATED STEAM บทที่ 2 หมอน้ํา (STEAM BOILER) 2.1 ประวัตแิ ละวิวฒ ั นาการของหมอน้ํา 2.2 การแบงประเภทหมอน้ํา
1 2 3 3 4 7 9 11 13 14 15 16 17 18 20 21
26 27 28 29 31 32
บทที่ 3 สวนประกอบตาง ๆ ของหมอน้ํา 3.1 เปลือกหมอ (SHELL) 3.2 ฝาหมอน้ํา (BOILER HEAD) 3.3 ประตูหมอน้ํา 3.4 สะเต (STAY) 3.5 หลอดน้ํา (WATER TUBE) 3.6 หลอดไฟ 3.7 เตา (FURNACE) 3.8 หองเผาไหมหรือหองเชื้อเพลิง (COMBUSTION CHAMBER) 3.9 หองควัน (SMOKE BOX) 3.10 ปลองไฟ (CHIMNEY) 3.11 สวนประกอบอื่น ๆ ของหมอน้ํา บทที่ 4 ระบบตาง ๆ ของหมอน้ํา 4.1 หมอน้ําแบบหลอดน้ํา (WATER TUBE BOILER) 4.2 หมอน้ําแบบคอรนิช (CONNISH BOILER) 4.3 หมอน้ําแบบแลงแคชไซร (LANCASHIRE BOILER) 4.4 หมอน้ําแบบแบบคอกและวิลคอก (BABCOCK & WILCOX BOILER) 4.5 หมอน้ําแบบยารโรว (YARROW BOILER) 4.6 หมอน้ําแบบราชนาวีญี่ปุน (JAPANESE ADMIRALTY BOILER) 4.7 หมอน้ําแบบทอรนิครอฟ (THORNYCROFT BOILER) 4.8 หมอน้ํารถไฟ (LOCOMOTIVE BOILER) 4.9 หมอน้ําแบบตั้งตรง (VERTICAL BOILER OR VERTICAL TUBULAR BOILER) 4.10 หมอน้ําเรือ (SCOTCH MARINE BOILER) บทที่ 5 เครื่องชวยหรือเครื่องประกอบภายในและภายนอกของหมอน้ํา (INTERNAL AND EXTERNAL FITTING) 5.1 ทอไอแหง (DRY PIPE) 5.2 หมอดักน้ํา (STREAM TRAPS) 5.3 หมอแยกน้ํา (STREAM SAPARATOR) 5.4 ลิ้นไอใหญ (MAIN STEAM STOP VALVE) 5.5 ลิ้นไอชวย (AUXILIARY STEAM STOP VALVE)
36 37 37 38 39 40 40 43 44 44 44 46 48 50 51 56 56 57 61 63 66
68 68 69 71 71
5.6 ลิ้นน้ําเลี้ยง (FEED CHEAK VALVE) 5.7 เครือ่ งปรับระดับน้ําเลี้ยงอัตโนมัติ (AUTOMATIC FEED WATER REGULATOR) 5.8 กอกถายน้ําหรือกอกเปาน้ํา (BLOW OFF COCK) 5.9 กอกระบายน้ํา (DRAIN COCK) 5.10 กอกอากาศ (AIR COCK) 5.11 กอกซาลิโนมิเตอร (SALINOMETER COCK) 5.12 หลอดแกววัดระดับน้ํา (WATER LAVEL GAGE OR WATER GAGE) 5.13 กอกทดลอง (TEST COCK OR GAGE COCK) 5.14 เครื่องกวนน้ํา (HYDROKINETER) 5.15 เครื่องวัดกําลังดันไอน้ํา (STEAM PRESSURE GAGE) 5.16 เครื่องวัดกําลังดันแบบไดอะแฟรม (DIAPHRAGM GAGE) 5.17 แมโนมิเตอร (MANOMETER OR DRAFT GAGE) 5.18 เครื่องบันทึกกําลังดัน (DIAPHRAGM AND RECORDING GAGE OR GRAPHIC RECORDING GAGE) 5.19 ลิ้นนิรภัยหรือลิ้นปองกันอันตราย (STEAM SAFETY VALVE) 5.19.1 แบบน้าํ หนักกดหลังลิ้น (DEAD WEIGHT SAFETY VALVE) 5.19.2 แบบคานชั่ง (LEVER SAFETY VALVE) 5.19.3 แบบสปริงกดหลังลิ้น (SPRING LOADED SAFETY VALVE) 5.20 ลิ้นปองกันอันตรายเมื่อกําลังดันสูงและระดับน้ําต่ํา (HIGH PRESSURE AND LOW WATER SAFETY VALVE) 5.21 หมุดอันตราย (FUSIBLE PLUG) 5.22 เครื่องเปาเขมา (SOOT BLOWERS) 5.22.1 แบบมาตรฐาน (STANDARD TYPE) 5.22.2 แบบยืดหดได (RETRACTABLE TYPE) บทที่ 6 อุปกรณที่เกี่ยวกับเรื่องเผาไหม 6.1 วัสดุทนไฟ (REFRACTORY MATERIALS) 6.1.1 อิฐทนไฟประเภทกรด (ACID REFRACTORIES) 6.1.2 อิฐทนไฟประเภทดาง (BASE REFRACTORIES) 6.1.3 อิฐทนไฟประเภทเปนกลาง (NEUTRAL REFRACTORIES)
71 71 73 74 74 74 74 75 76 76 77 78 78 79
80 81 82
83
6.2 เครื่องอุนอากาศ (AIR PREHEATER OR AIR HEATER) 6.2.1 แบบ RECUPERATIVE 6.2.2 แบบ REGENERATIVE 6.3 กระแสลมเรง
85
88
บทที่ 7 เครื่องบดและเครื่องปอนเชื้อเพลิงถานหิน 7.1 การผลิตความรอนของ STEAM POWER PLANT 92 7.1.1 การเผาเปนกอน 7.1.2 การบดละเอียด (PULVERIZED COAL) 7.1.2.1 เครื่องบดถานหิน (COAL PULVERIZING MILL OR PULVERIZERS) 7.1.2.2 หัวพนถานหิน (COAL BURNERS) 7.1.2.3 เครื่องปอนเชื้อเพลิงถานหิน (STOKERS) 7.2 ประเภทของเครื่องปอนเชื้อเพลิง 98 7.2.1 สโตกเกอรแบบปอนเชื้อเพลิงเขาทางดานบน (OVERFEED STOCKS) 7.2.2 สโตกเกอรแบบกระจาย (SPREADER STOCKS) 7.2.3 สโตกเกอรแบบปอนเชื้อเพลิงเขาทางดานลาง (UNDERFEED STOCKS) 7.3 ระบบการเผาไหมน้ํามันเชื้อเพลิง (OIL BURNING SYSTEM) 103 บทที่ 8 น้ําเลี้ยงหมอน้ํา (BOILER FEED WATER) 8.1 น้ําเลี้ยงหมอน้ํา 8.2 สารละลายคลอไรด (SOLUBLE MINERAL MATER CHLORIDE) 8.3 สารละลายความกระดาง (SOLUTION MINERAL MATTER - HARDNESS) 8.4 สารแขวนลอย - น้ํามัน (SUSPENED MATTER - OIL) 8.5 ลักษณะของน้ําเลี้ยง 8.6 การปองกันการเกิดคราบปูนและการทําใหนา้ํ เปนน้ําออน 8.6.1 การทําใหน้ําสะอาดกอนเขาหมอ (EXTERNAL TREATMENT) 8.6.2 การทําใหน้ําสะอาดเมือ่ อยูในหมอ 8.7 การตรวจน้ําเลี้ยงและน้ําในหมอ 8.7.1 การตรวจดวย HYDROMETER หรือ SALINOMETER 8.7.2 การตรวจดวยกระดาษลิตมัส (LITMUS PAPER) 8.7.3 การตรวจดวยไฟฟา (ELECTRICAL SALINITY INDICATOR) 8.7.4 การตรวจดวยวิธีเคมี (CHEMICAL TEST)
110 113 114 115 117 118
119
บทที่ 9 การใชงานและการบํารุงรักษาหมอน้ํา (BOILER OPERATION AND MAINTENANCE) การใชงาน 9.1 การเตรียมการติดไฟหมอน้ํา (PREPARATION TO LIGHT - OFF) 122 9.2 การติดไฟหมอน้ํา (LIGHTING OFF BOILER) 123 9.3 การใสไฟ, การลุมไฟ, การแตงไฟ, การเรงไฟ และการชักไฟ 125 9.4 การเปดไอน้ําใชงาน 126 9.5 การดับไฟเลิกใชหมอน้ํา 126 การบํารุงรักษาหมอน้ํา (MAINTENANCE OF STEAM BOILER) 127 - การบํารุงรักษาดานสัมผัสไฟ - การบํารุงรักษาดานสัมผัสน้ํา การระวังรักษาเมื่อเลิกใชหมอน้ํา 132 - การระวังรักษาหมอน้ําโดยการสูบน้ําไวเต็มหมอ - การระวังรักษาหมอน้ําโดยการสูบน้ําออกจากหมอใหหมด การผุกรอนของหมอน้ํา 133 การปองกันการผุกรอนของหมอน้าํ 133 น้ําเลี้ยงสําหรับหมอน้ําและการระวังรักษา 135 บรรณานุกรม
137
1
บทที่ 1 การเกิดของไอน้ํา (THE GENERATION OF STEAM) เราอาจใหคําจํากัดความของคําวา “ไอ” (Vapoure) ไดวา “ไอคือวัสดุไหลชนิดหนึ่ง ซึ่งอาจ ทําใหเปนของเหลวไดโดยที่มกี ําลังดันหรือมีอุณหภูมิเปลีย่ นไปเพียงเล็กนอย “ เชน ไอน้ํากลายเปน น้ํา ซึ่งไมเปนไปตามกฎของแกส (Charactoristic Equation of a prefect Gas) ในเครื่องจักรไอน้ํา ไอน้ําที่มกี ําลังดันและอุณหภูมิสูง ถือวาเปนตัวกลางที่นําเอาพลังงานจาก ตนกําเนิด (เชื้อเพลิง) ไปใชกับ Prime Mover เพื่อใชขับงานตาง ๆ ได ไอน้ําที่เกิดขึ้นในหมอน้าํ นั้น เกิดจากสวนที่ไดรับความรอนมากที่สุดของภาชนะ คือ สวน ของหมอน้ําดานที่สัมผัสแกสรอนและน้ํา หรือสวนที่เรียกวา “พื้นผิวเผารอน” (Heating Surface) 1.1 การกลายเปนไอ (Vaporization) หมายถึงการทีข่ องเหลวเปลีย่ นสถานะกลายเปนไอ เนือ่ งจากไดรับความรอนสูง และสูง พอที่จะทําใหแรงดึงดูดระหวางโมเลกุลของ ๆ เหลวนั้นเคลื่อนไหวดวยความเร็วสูงทําใหแรงดึงดูด ระหวางโมเลกุล ไมสามารถยึดเหนี่ยวอยูใ นสถานะของ ๆ เหลวนั้นตอไปอีกได ทุกโมเลกุลตางก็จะ กระจายฟุงออกกลายเปนไอ กรรมวิธีการกลายเปนไอ ถาเพิ่มความรอนใหกับน้ํา 1 ปอนด ที่อุณหภูมิ 33 องศา F ภายใตความกดดันบรรยากาศปกติ (14.7 ปอนด/ ตร.นิ้ว) น้ําก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ๆ เนื่องจากความรอนจําเพาะของน้ําทีร่ ะดับอุณหภูมนิ ้ํา มีคาประมาณ 1 ดังนั้นเมื่อเพิม่ ความรอนใหน้ํา 1 B.T.U. อุณหภูมกิ ็จะสูงขึ้น 1 องศา F เมื่อเพิ่มความ รอนไปถึง 180 B.T.U. อุณหภูมิของน้ํานัน้ ก็จะเปน 212 องศา F ซึ่งเปนจุดเดือดของน้ํา ณ ความดัน บรรยากาศปกติ น้ําก็จะเดือด เมื่อเพิ่มความรอนใหอีกน้ําก็จะกลายเปนไอ การกลายเปนไอของน้ําจะ เขาใจไดดีจากเรื่องการทดลองการเกิดไอ ซึ่งจะไดกลาวตอไป การระเหย (Evaporation) คลายการกลายเปนไอแตจะเปนไปอยางชา ๆ และเกิดเฉพาะผิวหนาของของเหลวเทานั้น การ ระเหยนี้อาจเกิดขึ้นไดทกุ อุณหภูมิ แตในอุณหภูมิสูง การระเหยจะมีมากขึ้น การเดือด (Boiling or Ebullition) คือการที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะเปนไอ แตเกิดขึน้ อยางรวดเร็วเกือบพรอมกันทั้งกอน เพราะ ไดรับความรอน จนทําใหโมเลกุลของของเหลว มีความเร็วแหงการเคลื่อนไหวเกือบพรอมกันหมดทั้ง
2
กอน ไมจํากัดอยูเฉพาะผิวหนา ทําใหมองเห็นการกลายเปนไอของของเหลวบางสวน แทรกผานขึ้น ดานบนกลายเปนการเดือด เชน ในเวลาตมน้ําใหเดือด ทีแรกจะเห็นฟองอากาศลอยขึ้น ตอมาจะเห็น ฟองโตขึ้น ขณะนีฟ้ องอากาศมีไอน้ําปนอยูดว ยฟองนี้เมื่อขึ้นมาถึงตอนบนซึ่งยังเย็นอยูก ็จะควบแนน และยุบตัวเปนน้ําตามเดิม การควบแนนและยุบตัวจะมีเสียงเกิดขึน้ ซึ่งจะไดยินเมื่อน้ําใกลเดือด ตอจากนั้นฟองไอน้ําจะเกิดมากขึ้นทุกทีและลอยพนขึ้นไปในอากาศได ตอนนี้น้ําจะเปลี่ยนเปน สถานะเปนไอไดทั่วทั้งกอนซึ่งเรียกวาเดือด อุณหภูมิทตี่ ั้งตนเดือนเรียกวา “จุดเดือด” (Boiling
Point)
ฉะนั้นจุดเดือดก็คือ อุณหภูมทิ ี่ของเหลวเปลี่ยนสถานะเปนไปไดทั้งกอน ขณะที่เดือดนี้ อุณหภูมิของเหลวจะคงที่อยูเ สมอ จนกวาจะเปนไอหมด แลวจึงสูงตอไปไดอีก การเดือดนีจ้ ะเกิดขึ้นไดเมื่อกําลังดันสูงสุดของของเหลว เทากับกําลังดันของบรรยากาศ ดังนั้นจุดเดือดของของเหลวทุกชนิดจะไมคงที่ แตจะเปลี่ยนไปตามกําลังดันของบรรยากาศ เชน ถาตม น้ําภายใตความกดดัน 14.7 Psia. หรือที่บรรยากาศ น้ําจะเดือดที่ 212 องศา F ที่ 200 Psia จะเดือดที่ 381.7 องศา F ที่ 1 Psia. เดือดที่ 102.1 องศา F เปนตน กอนที่จะกลาวถึงเรื่องการทดลองการเกิดไอตอไป จะขอกลาวถึงเรื่องผลของความรอนพอ สังเขป คือ .1.2 ผลของความรอน (Effect of Heat) ผลของความรอน จะทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิ ขนาด, รูปราง และสถานะ ดังนั้นความรอนจึงแบงออกไดดังนี้ คือ.1. Sensible Heat คือความรอนที่ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิเชนเดิม เมื่อน้ํา มีอุณหภูมิ 32 องศา F เมื่อไดรับความรอนก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเปน 212 องศา F Sensible Heat นี้ สามารถวัดไดดวยเทอรโมมิเตอร 2. Latent Heat (ความรอนแฝง) คือมีความรอนที่ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงทางสถานะ เชน จากของแข็งเปนของเหลว จากของเหลวเปนไอ หรือจากไอเปนของเหลว มีชื่อเรียกไดหลายอยาง คือ .2.1 Latent heat of Vaporization (ความรอนแฝงของกลายเปนไอ) คือ ความรอนที่ ทําใหของเหลวเปนไอ เชน จากน้ําเปนไอน้ํา 2.2 Latent heat of Fusion (ความรอนแฝงของการละลาย) คือความรอนที่ทําให ของแข็งเปนของเหลว เชน น้ําแข็งเปนน้ํา เปนตน 2.3 Latent heat of Condensate (ความรอนแฝงของการกลั่น) คือความรอนที่ทําให ไอเปนของเหลว เชน ไอน้ําเปนน้ํา
3
2.4 Latent heat of Subrimation (ความรอนแฝงของการระหิด) คือความรอนที่ทําให ของแข็งเปนไอ 3. Superheat คือความรอนที่ทําใหไอน้ําซึ่งมีอุณหภูมิอยูที่จุดเดือดของน้ํา มีอุณหภูมิ สูงขึ้น กลายเปนไอเผา 2 ครั้งหรือไอดง อุณหภูมิหรือจํานวนองศาที่สงู เพิ่มขึ้นไปจากจุด เดือดของน้ําเรียกวา “Degree of Superheat” . . Degree of Superheat = อุณหภูมขิ องไอดง – อุณหภูมิของไอแหง 1.3 คุณสมบัตขิ องน้ําเมื่อไดรับความรอน น้ําเปนของเหลวที่มีคุณสมบัติแปลกไปจากของเหลวอืน่ คือ เมื่อนําน้ําไปตมในภาชนะที่เปด (ไมมีฝาปดทึบ) ภายใตความดันบรรยากาศปกติที่ระดับน้ําทะเล คือทีค่ วามดัน 14.7 Psia. น้ําก็จะมี อุณหภูมิสูงขึ้น ๆ ไปเรื่อย ๆ จนถึง 212 องศา F หรือ 100 องศา C ซึ่งเปนจุดเดือดของน้ํา น้ําใน ภาชนะนั้นก็จะเดือด เมื่อใหความรอนเพิม่ ขึ้นอีกเทาไรก็ตามอุณหภูมขิ องน้ําก็จะคงที่คือเทากับ 212 องศา F หรือ 100 องศา C ซึ่งเปนจุดเดือดของน้ํา ความรอนที่ใหเพิม่ ขึ้นนี้ก็ไมไดสูญหายไปไหน แต เปนความรอนที่นําไปใชทําใหน้ําที่มีอุณหภูมิ 212 องศา F เปลี่ยนสภานะเปนไอน้ําที่อุณหภูมิ 212 องศา F นั้นคือแฝงไปกับไอน้ําสูบรรยากาศ อุณหภูมิของน้ําจึงไมสูงขึน้ ดังกลาว แตถาตมน้ําในภาชนะที่มีฝาปดทึบ (ไอน้ํารั่วออกสูบรรยากาศภายนอกไมได จุดเดือดหรือ อุณหภูมิของน้าํ ภายในภาชนะนั้นก็จะสูงขึ้นเกินกวา 212 องศา F หรือ 100 องศา C ได ที่เปนเชนนี้ก็ เพราะไอน้ําทีเ่ กิดขึ้นและสะสมอยูภายในภาชนะทําใหเกิดแรงดัน จุดเดือดของน้ําจึงเปลี่ยนแปลง คือ จะสูงขึ้นตามความดันทีเ่ พิ่มขึน้ ในขณะตม เชนที่ความดัน 14.7 Psi. น้ําจะเดือดที่อุณหภูมิ 212 องศา
F ที่ 200 Psi. น้ําจะเดือดทีอ่ ุณหภูมิ 381.7 องศา F ที่ 1200 Pai. น้ําจะเดือดที่ 567.4 องศา F ที่ 1 Psi. น้ําจะเดือดที่ 102.1 องศา F ดังนั้นการตมน้ําในภาชนะที่ปดทึบ เชน ในหมอน้ําของโรงงานตมกําลัง (Prime Mover) ไอน้ําที่เกิดขันจะมีกําลังและอุณหภูมิสูง จึงสามารถนําไปใชงานตาง ๆ ได เชน เครื่องจักรไอน้ํา, เครื่องกังหันไอน้ํา เปนตน เพราะไอน้ําที่มคี วามดันและอุณหภูมิสูง จะมีพลังงานสะสมอยูในมาก 1.4 สภาวะตาง ๆ ของน้ํา สภาวะตาง ๆ ของน้ําตั้งแตเปนน้ําแข็งหรือมีอุณหภูมิต่ํากวาจุดเยือกแข็งจนถึงเปนไป ดังมีชื่อ เรียกตามสภาวะดังนี้ คือ.Subcoioled ice คือน้ําแข็งที่อุณหภูมิต่ํากวาจุดเยือกแข็ง หรือต่ํากวา 0 องศา C หรือ 32 องศา F
Subcooled water Saturated water
คือน้ําที่มีอุณหภูมิต่ํากวาจุดเดือด คือ น้ํา ณ อุณหภูมิจดุ เดือด แตยังไมเปนไอน้ําเพราะ
4
Saturated temperature Saturated Steam Superheated Steam
ตองใชความรอนแฝงเพื่อทําใหน้ําเปนไอ คืออุณหภูมิทจี่ ดุ เดือด คือ ไออิ่มตัวหรือไอแหง หมายถึงไอน้ําที่มอี ุณหภูมิ อยูที่จุดเดือดของน้ํา คือ ไอดงหรือไอเผา 2 ครั้ง หมายถึงไอน้ําที่ไดรับ ความรอนเพิ่มขึ้น จนมีอุณหภูมิสูงกวาจุดเดือดของน้ํา
1.5 การทดลองการเกิดไอน้ํา การทดลองการเกิดไอที่จะกลาวตอไปนี้ เปนการทดลองการเกิดไอน้ําที่บรรยากาศปกติ หรือ ที่ความกดดัน 14.7 Psi. เครื่องมือที่ใชในการทดลองใชกระบอกสูบซี่งมีพื้นที่หนาตัด 1 ตารางนิ้ว ปลายดานหนึง่ ปด ใชบรรจุน้ํา เหนือขึน้ มาเปนลูกสูบ ซึ่งจะตองทําดวยโลหะหรือวัสดุที่มีน้ําหนักเบา ที่สุด เลื่อนขึ้นลงไดคลอง และสมมุติวา ไมมีน้ําหนัก ใชสําหรับปดหรือปองกันไมใหไอน้ําภายใน กระบอกสูบรัว่ ออกสูบรรยากาศภายนอกได ตามรูป
รูปที่ 1 เดิมสมมุติวาน้ํามีอณ ุ หภูมิ 32 องศา F หรือ 0 องศา C เมื่อใหความรอนตอนลาง น้ําภายใจ กระบอกสูบก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ๆ จนถึง 212 องศา F หรือ 100 องศา C ซึ่งเปนจุดเดือดของน้ํา ณ ความดันบรรยากาศ 14.7 Psi. ความรอนที่ใหนี้จึงเปน Sensible Heat เพราะเปนความรอนที่ทําให น้ําซึ่งมีอุณหภูมิ 32 องศา F มีอุณหภูมิสูงขึ้นเปน 212 องศา F เดิมสมมุติวาน้าํ มีอุณหภูมิ 32 องศา F หรือ 0 องศา C เมื่อใหความรอนตอนลาง น้ําภายใจ กระบอกสูบก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ๆ จนถึง 212 องศา F หรือ 100 องศา C ซึ่งเปนจุดเดือดของน้ํา ณ ความดันบรรยากาศ 14.7 Psi. ความรอนที่ใหนี้จึงเปน Sensible Heat เพราะเปนความรอนที่ทําให น้ําซึ่งมีอุณหภูมิ 32 องศา F มีอุณหภูมิสูงขึ้นเปน 212 องศา F
5
รูปที่ 2 ถาใหความรอนเพิ่มขึ้นอีก น้าํ ซึ่งมีอุณหภูมิ 212 องศา F หรือ 100 องศา C ก็จะเปลี่ยนสถานะ กลายเปนไอไปทีละนอยจนหมด แตไอน้าํ ขณะนีจ้ ะมีละอองน้ําหรือความชื้นปนอยูม าก คือ ยังไมได กลายเปนไอน้าํ โดยสมบูรณ ไอน้ําในขณะนี้เรียกวา “ไอเปยก” (Wet steam) แตอุณหภูมิของไอ เปยกยังคงเทากับจุดเดือดของน้ํา คือเทากับ 212 องศา F สวนความดันก็จะเทากับ 14.7 Psi. หรือเทา บรรยากาศขณะที่ทดลอง ความรอนที่ใหเพิ่มขึ้นนี้ เรียกวาความรอนแฝงของการกลายเปนไอ เพราะเปนความรอนที่ทํา ใหเกิดการเปลีย่ นแปลงทางสถานะ คือน้ําเปนไอน้ํา รูปที่ 3 เมื่อใหความรอนเพิ่มตอไปอีก ไอเปยกก็จะไดรับความรอนเพิ่มขึ้นและกลายเปนไอโดย สมบูรณ คือไมมีละอองน้ําหรือความชื้นปนอยูเลย ไอน้ําในขณะนี้ เรียกวา “ ไอแหง หรือไออิ่มตัว” (Dry Steam or Saturated Steam) เมื่อถึงตอนนี้ความรอนแฝงจะถูกเก็บไวในไอน้ําทั้งหมด แต อุณหภูมิและความดันของไอแหงนีจ้ ะยังคงเทาเดิม หรือเทากับไอเปยก คืออุณหภูมขิ องไอแหงยังคง เทากับจุดเดือดของน้ําหรือ 212 องศา F สวนความดันเทากับ 14.7 Psi. แตปริมาตรมากกวาไอเปยก ความรอนที่เพิม่ ใหอีกนี้ เรียกวาความรอนแฝงของการกลายเปนไอ เชนเดียวกัน เพราะเปน ความรอนที่ทําใหละอองน้ําในไอเปยกกลายเปนไอน้ํา รูปที่ 4 เมื่อใหความรอนเพิ่มขึ้นตอไปอีก ไอแหงซึ่งมีอุณหภูมเิ ทากับจุดเดือดของน้ํา คือ 212 องศา F ก็จะมีอณ ุ หภูมสิ ูงเกินจุดเดือด กลายเปนไอเผา 2 ครั้ง หรือไอดง (Super heated Steam) ความดัน ของไอดงยังคงเทากับไอเปยกและไอแหง แตมีปริมาตรมากกวา ความรอนที่ใหเพิ่มครั้งหลังนี้เรียกวา “Superheat” เพราะเปนความรอนที่ทําใหไอน้ําซึ่งมี อุณหภูมิอยูที่จดุ เดือด มีอณ ุ หภูมิสูงขึ้น จากการทดลองการเกิดไอน้ํา ภายใตความดันตาง ๆ ปรากฎวาจุดเดือดของน้ําจะเปลี่ยนแปลง ตามความกดดัน เชน ที่ความดัน 14.7 Psi, น้ําจะเดือดที่ 212 องศา F ที่ 200 Psi. น้ําจะเดือดที่ 381.7 องศา F ที่ 1200 Psi. น้ําจะเดือดที่ 567.4 องศา F และที่ 1 Psi. น้ําจะเดือดที่ 102.1 องศา F สวนความ รอนแฝงในการทําใหน้ํากลายเปนไอจะลดลงเมื่อความดันเพิ่มขึ้น (ดูรปู Fig. 1.1) สรุปผลจากการทดลองการเกิดไอของไอน้ํา 1. ถาความดันคงที่ไมเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิ ณ จุดเดือดของน้ําก็ยังคงเทาเดิม จนกระทั่งน้ํา กลายเปนไอหมด 2. อุณหภูมิของไอน้ําและน้ําในหมอน้ําใบเดียวกัน ยอมเทากัน
6
3. ความรอนที่เพิม่ เขาไประหวางที่น้ํากําลังกลายเปนไอ ไมไดไปทําใหอุณหภูมิสูงขึ้น แต จะไปทําใหน้ํากลายเปนไป 4. ความรอนที่เพิม่ เขาไปหลังจากที่น้ํากลายเปนไอหมดแลว จะไปทําใหไอน้ํามีอณ ุ หภูมิ สูงขึ้น 5. ถาความดันหรือกําลังดัน ทีก่ ระทําตอผิวหนาของของเหลวเปลี่ยนไป อุณหภูมหิ รือจุด เดือดของของเหลวที่ระเหยกลายเปนไอ ก็จะเปลี่ยนแปลงไอดวย กลาวคือ เมื่อความดัน สูงขึ้น อุณหภูมิของจุดเดือดก็จะสูงสูงขึ้นดวย แตถาความดันต่ําลง จุดเดือดก็จะต่ําลง 6. เมื่ออุณหภูมิหรือจุดเดือดในการทําใหน้ํากลายเปนไอสูงขึ้น ความรอนในการทําใหน้ํา กลายเปนไอกลับลดนอยลง ถานําอุณหภูมแิ ละจํานวนความรอน ที่เพิ่มใหกับน้ําและไอน้ํา มาเขียนเปนกราฟจะไดตามรูป Fig. 1- 1
การใหความรอน เพื่อใหน้ํากลายเปนไอ อาจแบงออกไดเปนขั้น ๆ คือ ขั้น 1. Sensible heat or Heat of Liquid แสดงดวยเสน A. B. ตามเสนโคง Saturated
Liquid เปนความรอนที่ทําใหน้ํามีอุณหภูมิถึงจุดเดือด (ตามเสนโคงที่แสดงถึงการตมน้ําภายใตความ ดัน 14.7 Psi.) ขั้น 2. Latent heat or Heat of Vaporization แสดงดวยเสน BC คือความรอนที่ทํา ใหน้ําที่มีอณ ุ หภูมิที่จุดเดือดกลายเปนไอน้ํา
7
ขั้น 3. Superheat แสดงดวยเสน CD คือความรอนที่ทําใหไอแหง ซึ่งมีอุณหภูมิเทากับจุด เดือดของน้ํามีอุณหภูมิขึ้นกลายเปนไอดงหรือไอเผา 2 ครั้ง (Superheated Steam) จากการทดลองและจากกราฟตามรูป Fig. 1 – 1 จะเห็นวา จุดเดือดและความรอนแฝงของ น้ําจะเปลีย่ นแปลงตามความดัน คือ ถาเพิ่มความดันใหสงู ขึ้น จุดเดือดก็จะสูงขึ้นดวย แตความรอนแฝง ที่ทําใหน้ํากลายเปนไอกลับลดลง และถาเพิ่มกําลังดันใหสูงขึ้น ๆ จนถึงจุด ๆ หนึ่ง ที่เสน ๅ Liquid
Line หรือเสน Saturated Liquid และเสน Dry Steam Line หรือเสน Saturated Steam มา พบกัน ซึ่งเรียกวา “จุดวิกฤต” (Critical Point) น้ําก็จะเดือดกลายเปนไอทันที โดยไมตองใช ความรอนแฝงของการกลายเปนไอเลย อุณหภูมิ ณ จุดนี้จะมีอุณหภูมิ 705.4 องศา F เรียกวา “อุณหภูมิวิกฤต” (Critical temperature) สวนความดัน ณ จุดนี้เรียกวา “ ความดันวิกฤต” ซึ่งจะมี ความดัน 3206.2 Psia. ที่ความดันนี้ความหนาแนนของน้ําและไอน้ําจะเทากันและไมมีความแตกตาง ระหวางสภาวะทั้งสอง ดังนั้นเมื่อน้ําไดรบั ความรอนจนถึงอุณหภูมิวกิ ฤต น้ําจึงกลายเปนไอไดทันที โดยไมตองใชความรอนแฝงของการกลายเปนไอเลย 1.6 ชนิดของไอน้ํา จากการทดลองการเกิดไอน้ํา ไอน้ําจึงแบงออกได 3 ชนิด คือ.1. ไอเปยก (Wet Steam) หมายถึงไอน้าํ ที่ยังมีละอองน้ําหรือความชืน้ ปนอยูคือ ยังไมเปนไอ น้ําโดยสมบูรณ มีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา Quality Steam เชนไอน้าํ Quality 90 % หมายความ วาไอน้ํานั้นเปนไอเปยก คือยังมีความชื้นปนอยู 10 สวน เปนไอน้ํา 90 สวน อัตราสวนเปรียบเทียบของน้าํ หนัก ของสวนที่เปนไอตอน้ําหนักของสวนผสมทั้งหมด (ไอ เปยก) เรียกวา “อัตราความแหงของไอ” (Dryness fraction) . . Q = WS WS + W Q = Dryness fraction Ws = น้ําหนักของไอน้ําที่อยูในไอเปยก W = น้ําหนักของละอองน้าํ หรือความชื้นในไอเปยก ตัวอยาง จากการตรวจสอบไอน้ําของหมอน้ําใบหนึ่ง พบวาไอน้ําที่ผลิตออกเปนไอเปยก (Wet steam) ใน 1 ปอนด จะมีความชื้นปนอยู 0.16 ปอนด อัตราความแหงของไอน้ําจากหมอน้ําใบนีจ้ ะ เปนเทาไร จากสูตร Q =
WS
WS + W
8
Ws หรือน้ําหนักของสวนที่เปนไอ W หรือน้ําหนักของละอองน้ํา ..
Q
= 1 – 0.16 = 0.84 ปอนด = 0.16 ปอนด 0.84 = 0.84 + 0.16
อัตราความแหงของไอเปน .84 หรือประมาณ 84 % หมายเหตุ ไอน้ําจะยังคงเปนไอเปยก และจะเปนไอแหงไมได ตราบใดที่ไอน้ํานั้นยังคงสัมผัสอยู กับผิวหนาน้ํา ขณะทีก่ ําลังกลายเปนไออยู 2. ไอแหงหรือไออิ่มตัว (Dry steam or Saturated steam) หมายถึงไอน้ําที่ไมมีละอองหรือความชื้นปนอยูเลย คือเปนไอน้ําทั้งหมดโดยสมบูรณ ไอ อิ่มตัวนี้จะเปนไอน้ํา Quality 100 % อุณหภูมิของไออิ่มตัวขณะนีเ้ รียกวา “อุณหภูมิอิ่มตัว” (Saturated temperature) เพราะเปนอุณหภูมิที่ทําใหน้ํากลายเปนไอน้ําภายใตความดันคงที่ ตอนนี้ อุณหภูมิของน้าํ และไอจะเทากันและคงทีเ่ สมอ จนกวาจะเปลี่ยนเปนไอไปหมด เชน ถาตมน้ําภายใต ความดัน 600 Psi. น้ําจะเดือดที่อุณหภูมิ 486.2 องศา F อุณหภูมิของไออิ่มตัวจะเทากับ 486.2 องศา F ดวย 3. ไอดงหรือไอซุปเปอรฮีต (Superheated Steam) หรือเรียกวาไอเผา 2 ครั้ง ไดจากการนําเอาไอแหงมาทําการเผาหรือเพิ่มความรอนขึ้นอีก จนมีอุณหภูมสิ ูงขึ้น คือสูงเกินกวาจุดเดือดของน้ํา การเพิ่มความรอนใหกับไอแหง เพื่อทําใหเปนไอดง นั้น ทําไดโดยนําเอาไอแหงไปผานหมูหลอดทําไอดง (Superheater) ซึ่งติดตั้งอยูภายในเตาหรือที่ ๆ แกสรอนผาน ปริมาตรของไอดงจะมากขึ้นแตกําลังดันยังคงเทาเดิม ปกติไออิ่มตัวเมื่อกําลังดันคงที่ จะมีปริมาตราจําเพาะทีแ่ นนอนอันหนึ่ง แตเมื่อเพิ่มความรอน ขึ้นเพื่อใหเปนไอดง ปริมาตรจําเพาะจะเพิม่ ขึ้น เชน ไออิ่มตัว 1 ปอนด เมื่อมีกําลังดัน 400 Psi. อุณหภูมิอิ่มตัว 445 องศา F มีปริมาตรจําเพาะ 1.1613 ลบ.ฟุต เมื่อเปนไอดงที่กําลังดันเทาเดิม อุณหภูมิจะสูงขึ้นเปน 745 องศา F จะมีปริมาตรจําเพาะ 1.326 ลบ.ฟุต มีปริมาตรเพิ่มขึ้นถึง 0.1647 ลบ.ฟุต ตอไอน้ําเพียง 1 ปอนด ดังนั้นในปจจุบันจึงนิยมใชไอดงเดินเครื่องจักรใหญ เพราะไอแหงหรือไออิ่มตัวมีโอกาสที่ เกิดความชืน้ ขึน้ กอนที่เดินเขาเครื่องจักร เนื่องจากไอน้ําคายหรือถายเทความรอนใหกับทอทางและ เครื่องจักร แตถาเปนไอดง จะไมเกินขึ้นเลย เพราะมีอณ ุ หภูมิสูงมาก ถึงแมจะคายความรอนใหกบั ทอ ทางบาง อุณหภูมิกย็ ังคงสูงกวาไอน้ําแหงอยูนั่นเอง
9
ผลเสียที่ใชไออิ่มตัวหรือไอเปยกเดินเครื่องจักร 1. ทําใหเกิดการผุกรอนแกบรรดาทอทางไอและเครื่องจักร 2. เปลืองไอน้ํา เนื่องไอน้ําบางสวนเกิดการกลั่นตัวเปนน้ํา เพราะคายความรอนใหกับทอ ทางและเครื่องจักร กําลังดันและอุณหภูมิของไอน้ําจะลดต่ําลง (คุณภาพของไอน้ําต่ําลง) ซึ่งจะตองเปดไอมากขึ้น 3. ทําใหเกิดการกัดกรอนแกบรรดาทองทางไอ และสวนตาง ๆ ภายในของเครือ่ งจักร เนื่องจากการกระแทกตัวของความชื้น หรือละอองน้ําที่มีอยูในไอน้ํา ขณะที่ไอน้ําวิ่งผาน ไปดวยความร็วสูง ถาจะกลาวถึงประสิทธิภาพของเครื่องจักรไอน้ํา เนื่องจากการใชไอดงแลวเครื่องจักรที่ใชไอ ดง จะมีประสิทธิภาพสูงกวา เชน เครื่องกังหันไอน้ําขนาดปานกลางทีใ่ ชจะมีประสิทธิภาพเพิ่มขึน้ 1 % ทุก ๆ อุณหภูมิ 35 องศา F ที่สูงกวาไออิ่มตัว และจะเพิม่ ขึ้น 15 % ทุก ๆ อุณหภูมิ 200 องศา F ที่ เพิ่มขึ้น จึงเปนการประหยัดเชื้อเพลิง และจะมีผลทําใหน้ําหนักตอแรงมาของเครื่องลดลงดวย อยางไรก็ตาม ไอดงก็ไมเหมาะที่จะใชกับเครื่องจักรชวย เพราะอุณหภูมิของไอดง จะทําใหความแข็งแรงของชิ้นสวนของเครือ่ งจักรลดลง เนื่องจากอุณหภูมิของไอดงสูงมาก เพราะ เครื่องจักรชวยไมไดสรางดวยโลหะพิเศษเหมือนเครื่องจักรใหญ 1.7 การคํานวณหาปริมาณความรอน ความรอนจําเพาะ (Spacific heat) คืออัตราสวนเปรียบเทียบระหวางปริมาณความรอนที่ทํา ใหวตั ถุที่มีมวล 1 หนวย มีอุณหภูมิเพิ่มขึน้ 1 องศา ตอปริมาณความรอนที่ทําใหน้ําที่มีมวล 1 หนวย เทากัน มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศา ความรอนจําเพาะของน้ําเทากับ 1 คาความรอนจําเพาะของวัตถุ จึง บอกเปนตัวเลขลอย ๆ ไมมีหนวย ดังนั้นเพื่อความสะดวกในการปฏิบัติ เราอาจนิยมความรอนจําเพาะใหมวา “ความรอนของ วัตถุใด คือจํานวนความรอนที่พอดีทําใหวัตถุที่มีมวล 1 หนวย มีอุณหภูมิสูงขึน้ 1 องศา” วัตถุที่มีคาความรอนจําเพาะมาก หมายถึงวัตถุนั้นรับความรอนไวมาก เชน เหล็กมีคา ความรอน จําเดาะ 0.1140 ทองแดงมีคาความรอน 0.0931 ก็หมายความวาเหล็กจะรับความรอนไวไดมากกวา ทองแดง เพราะเหล็ก 1 กรัม เมื่อตองการใหมีอุณหภูมสิ ูงขึ้น 1 องศา C จะตองใชความรอน 0.1140 คาลอรี่ แตทองแดงใชความรอนเพียง 0.0931 คาลอรี่ ความรอนจําเพาะของสารแบงออกได 2 กรณีย คือ.1. ความรอนจําเพาะที่คิดจากมวลสารที่มีปริมาตรคงที่ใชอักษรยอ Cv 2. ความรอนจําเพาะเมื่อสารมีความดันคงที่ใชอักษรยอ Cp การหาความรอนจําเพาะหาไดจากสูตร C
=
Q t
10
C
= ความรอนจําเพาะ หรือแทนดวย S มีหนวยเปน B.T.U./lb./F หรือ Cal./ gm./ C Q = ปริมาณความรอน B.T.U. หรือ Cal t = อุณหภูมิทเี่ ปลี่ยนไป องศา F หรือ องศา C หมายเหตุ ความรอนจําเพาะของน้ําไมคงที่เหมือนวัตถุชนิดอื่น คือ จะเปลี่ยนแปลงไปตาม อุณหภูมิ ที่อณ ุ หภูมิ 15 องศา C ความรอนจําเพาะเทากับ 1 แตในการคํานวณใช ความรอนจําเพาะของน้ําเทากับ 1 ตารางความรอนจําเพาะ วัตถุ ความรอนจําเพาะ วัตถุ ความรอนจําเพาะ น้ํา 4 องศา C 1.0049 อัลกอฮอลล .62 “ 10 องศา C 1.0021 ทองแดง .0931 “ 15 องศา C 1.0000 ทองเหลือง .092 “ 20 องศา C .9982 เหล็ก .114 “ 25 องศา C .9973 กํามะถัน .176 “ 30 องศา C .9971 อลูมิเนียม .217 “ 100 องศา C .421 สังกะสี .093 “ 0 องศา C (น้ําแข็ง) .502 แกวคราวน .16 ตะกัว่ .0310 แกวฟลินท .117 ปรอท .0331 แกวเทอรโมมิเตอร .199 ดีบุก .0262 ทองคําขาว .0324 เงิน .0572 ไฮโดรเจน 3.409 นิเกิล .109 กลีเซอรีน .56 อากาศ .237
การหาปริมาณความรอน
Q Q m s t
=
m.s.t.
=
ปริมาณความรอนที่วัตถุรับเขาไปหรือคายออก
=
มวลสารวัตถุ
=
ความรอนจําเพาะของวัตถุ
=
อุณหภูมิของวัตถุที่เปลี่ยนแปลง
11
ตัวอยาง ทองแดงกอนหนึ่งหนัก 120 กรัม ถาตองการใหอุณหภูมิเพิม่ ขึ้นจาก 20 องศา C เปน 50 องศา C จะตองใหปริมาณความรอนเทาไร ? ความรอนจําเพาะทองแดงเทากับ .0931 Q = m.s.t. จากสูตร
Q
= = ทองแดงจะตองรับความรอน
แทนคา
120 x .0931 x (50 - 20) 335.16 335.16 คาลอรี่
Ans.
1.8 ความจุความรอน (Thermal capacity) คือปริมาณความรอนที่ทําใหวัตถุทั้งกอนมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศา C = m.s.
C m s สูตรการหาปริมาณความรอนคือ Q Q
=
ความจุความรอน
=
มวลสาร
=
ความรอนจําเพาะ
=
m.s.t. C.t. (m.s. = C)
= ตัวอยาง ทองเหลืองหนึ่งมีความจุความรอน 92 คาลอรี่ อยากทราบวาทองเหลืองกอนนี้มีมวลสาร เทาไร ? และถาตองการใหอุณหภูมิของทองเหลืองกอนนี้ลดลงจาก 20 องศา C เปน - 10 องศา C จะคายความรอนออกเทาไร (ความรอนจําเพาะทองเหลือง .092) จากสูตร C = m.s. 92
=
m x 0.092
92 .092 = 1,000 กรัม ทองเหลืองมีมวลสาร 1,000 กรัม Ans. ถาตองการใหอุณหภูมิลดลงจาก 20 องศา C เปน - 10 องศา C จะคายความรอนออกเทาไร
จากสูตร แทนคา
m
=
Q Q
=
m.s.t.
= =
1000 x .092 x (20 - ( - 10 ) 1000 x .092 x 30 2,760 คาลอรี่
Ans. จะคายความรอนออก การคํานวณหาความรอนที่มอี ยูในน้ําและไอน้ํา จากการทดลองการเกิดไอ จะเห็นวา ถาเราเพิ่มความรอนใหกับน้ํา 1 ปอนด ที่อุณหภูมิ 32 องศา F ณ ความดันบรรยากาศปกติ น้ําก็จะมีอณ ุ หภูมสิ ูงขึ้น ๆ จนถึง 212 องศา F ซึ่งเปนจุดเดือด
12
ของน้ํา จํานวนความรอนใหกับน้ําตั้งแตอุณหภูมิ 32 องศา F จนถึงจุดเดือดคือ 212 องศา F เรียกวา “Sensible heat” หรือ “Enthalpy of Liquid” ถาจะศึกษาจากกราฟรูป Fig 24 ซึ่งแทนดวยเสน AB จะตองใชความรอนไป 180 B.T.U. หรือจะหาไดจากสูตร คือ
hf hf เมื่อ
= Cp ( tv - 0 )
หนวย º C หนวย º F
= Cp ( tv - 32 )
hf
คือ Enthalpy of Liquid คา hf นี้สามารถหาไดจาก Satuated table 1 และ 2ในชอง Enthalpy of Steam liquid ณ อุณหภูมหิ รือความดันที่เกิดขึ้น Cp คือ ความรอนจําเพาะเมื่อความดันคงทีห่ นวยเปน B.T.U./1b/F
tv
คืออุณหภูมิที่จุดเดือด หนวยเปน องศา F เมื่อใหความรอนตอไป น้ําที่มี อุณหภูมิที่จุดเดือด (212 องศา F) ก็จะ เปลี่ยนสถานะกลายเปนไอน้าํ จนหมด ความ รอนที่ทําใหนา้ํ อุณหภูมิ 212 องศา F เปนไอ เรียกวา ความรอนแฝงของการกลายเปนไอ (Latent Heat) หรือ “Enthalpy of
Evaporation” (hfg) แทนดวยเสนนอนBC. ตามรูป Fig 24 ซึ่งตองใชความรอนทั้งสิ้น 970.3 B.T.U. Fig. 24 change during formation 1 lb steam คา Enthalpy of evaporation (hfg) หรือความรอนแฝงของการกลายเปนไอนี้จะมีคานอยลง เมือ่ ความกดดันในขณะที่ทําการตมน้ํานั้นสูงขึ้น และจะมีคาเปน 0 เมื่อยูท ี่จุดวิกฤต (Critical point) คือที่ อุณหภูมิ 705.4 องศา F หรือที่ความดัน 3,206.4 Psia. คา Enthalpy of Evaporation (hfg) นอกจากจะดูไดจาก Steam Table 40 และ 41 แลวยัง หาไดโดยเอาความรอนที่เปนพลังงานภายใน (ufg) รวมกัยความรอนที่เปน External Work or Flow work . . Enthalpy of evaporation = Internal Energy + External work
13
External work เปนงานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของน้ํา 1 ปอนด เปนไอแหงที่ กําลังดันคงที่ ดูรูป Fig. 25 คาของ External work ไดจาก เอาแรงดันคูรกับปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงหนวยเปน B.T.U. คือเทากับ 144 APu ซึ่งในที่นี้ A P U
1 778 = กําลังดันสมบูรณ = ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงของน้ํา 1 ปอนด เปนไอแหงที่แรงดันเทากัน จะเขาใจไดจากรูป Fig 25
=
. . Extermal Work = 144 p ( vg - vf ) 778 แตก็ไมไดหมายความวาความรอนแฝงหรือ Enthalpy of evaportation จะถูกนําไปเปน External work ทั้งหมด สวนใหญจะเปนพลังงานภายใน (Internal energy) ของไอน้ํา และเรียกวา “Internal energy of evaporation” ( ufg) . . ufg = hfg - 144 Apu. นั่นคือ
hfg hfg
= =
ufg + 144 Apu. ufg + 144 p ( vg - vf ) 778
เมื่อใหความรอนกับไอน้ํานีต้ อไป ไอน้ํานี้กจ็ ะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเกินกวาจุดเดือดของน้ํา กลายเปนไอดงหรือไอเผา 2 ครั้ง ซึ่งปริมาตรของไอจะเพิ่มขึน้ ความรอนที่ทําใหไอน้ํามีอณ ุ หภูมิ สูงขึ้นนี้เรียกวา “Superheat” แทนดวยเสน CD ตามรูป Fig.24 1.9 เอนทัลปของไอแหงและไอเปยก ไอแหง 1 ปอนด (hg ) หมายถึงความรอนรวมหรือความรอนทั้งหมด (Total heat) ที่ทําใหน้ําที่อุณหภูมิ 32 องศา F
Enthalpy of Liquid, Internal Latent heat และ External Latent heat ตามรูป Fig. 24 จะแสดงดวยเสนจาก A – C คา hg. หาไดจาก Steam table ในชอง Enthalpy of Vapor หรือไดจากสูตร hg = hf + ufg + 144 Apu. หรือ hg = hf + hfg กลายเปนไอน้าํ แหงหรือไปอิม่ ตัว ซึ่งจะเทากับผลรวมของ
14
ไอเปยก 1 ปอนด (hW ) หมายถึงความรอนรวมที่ทําใหน้ํา 1 ปอนด ที่อุณหภูมิ 32 องศา F เปนไอเปยก คลายกับ Enthalpy ของไอแหง แต Enthalpy ของไอเปยกจะนอยกวาของไอแหง เพราะยังมีละอองน้ําปนอยู ไอน้ําจึงไดรับความรอนแฝงไวไมเต็มที่ หาไดจากสูตร hW = hf + x hfg
hf hfg x
ตัวอยาง
= Enthalpy of Liquid = Enthalpy of evaporation =
Quality ของไอน้ํา บอกคาเปนทศนิยมหรือ Dryness fraction ถา เปนไอแหง ซึ่งมี Quality 100 % จะมีคา เปน 1 จงหา Enthalpy ของไอเปยก 1 ปอนด ที่มี Quality 90 % ความดัน 150 Psia. จากสูตร hW = hf + x hfg
hf x
hfg hW
= 330.51 ไดจาก Steam table 2 = .9 (Dryness fraction) = 863.6 ไดจาก Steam table 2
แทนคา = 330.51 + ( .9 x 863.6) = 1107.75 Enthalpy ของไอเปยกนี้ = 1107.75 B.T.U./lb. 1.10 พลังงานภายในของไอน้ํา (Internal energy of Steam) พลังงานภายในของไอน้ํา 1 ปอนด (ug) จะเทากับพลังงานภายในของการกลายเปนไอ (Internal energy of evaporation = u f ) + ความรอนที่ทําใหน้ํามีอุณหภูมิสูงขึ้นถึงจุดเดือด (Sensible heat of Enthalpy of Liguid = hf) . . Ug = ufg + hf หรือ U g = h g - 144 Apu. (โดยที่ enthalpy ของไอน้ํา 1 ปอนด = พลังงานภายใน + พลังงานภายนอก หรือ h g = U g + 144 Apu) ตัวอยาง เกจวัดความดันของหมอน้าํ ใบหนึ่งอานได 115.3 psi. ที่บรรยากาศที่เครื่องวัด บรรยากาศอานได 29.92 นิ้วปรอท ใหหาปริมาตร, enthalpy of Liquid , Internal Latent
heat และ enthalpy ของไอแหง 1 ปอนด วิธีทํา ความดันบรรยากาศ 29.92 นิ้วปรอท = 29.92 x 0.491 x 14.7 psi. เกจวัดความดันหมอน้ําอานได 115.3 psi = 115.3 + 14.7 = 130 psia.
15
จาก Steam table 41 ปริมาตรจําเพาะ (Specific Volume) ของไอน้ําที่ความดัน 130 psia. ในชอง Vg = 3.455 Cu.ft. Enthalpy of Liguid ในชอง hf = 318.81 B.T.U.
Internal Latent heat หรือ Internal energy of evaporation (ufg) คํานวณไดจาก สูตร
U g = Ufg + hf
U g ไดจาก Steam table 41 ที่ 130 psia. = 1108.6 Hf ไดจาก Steam table 41 ที่ 130 psia = 318.81 1108.6 - 318.31 = 789.79 B.T.U. Ufg = Enthalpy ของไอแหง 1 ปอนด ในชอง Enthalpy sat. Vapor (hg) = 1191.7 B.T.U. Ans. 1.11 ปริมาตรจําเพาะและความหนาแนนของไอแหง ปริมาตรจําเพาะ (Specific Volume = Vg) ของไอแหง ก็คือปริมาตรของไอน้ําแหงที่มี น้ําหนัก 1 ปอนด ปริมาตรจําเพาะนี้จะเปลี่ยนแปลงตามความดัน และจะเปลีย่ นแปลงปริมาตรอยาง รวดเร็วเมื่อความดันต่ํา ปริมาตรจําเพาะของไอน้ําแหง 1 ปอนดทคี่ วามดันใด ๆ ก็ตาม จะตองมี ปริมาตรเปน 2 เทาของไอน้ําแหงครึ่งปอนดที่ความดันเทากัน นั่นคือ ปริมาตรจําเพาะ =
ปริมาตร หนวยเปน ลบ.ฟุต (cu. ft.) น้ําหนัก ” ปอนด (lb) ปริมาตรจําเพาะ ” ล.บ. ฟุต/ปอนด (ft /lb) ในทางกลับกันหรือตรงกันขามของ Specific Volume ก็คือ Specific density หรือความ หนาแนนจําเพาะของไอน้ํา ซึ่งก็คือ น้ําหนักตอปริมาตรของไอน้ํา 1 ปอนด และความหนาแนนนี้จะ เปลี่ยนแปลงตามความดัน นัน่ คือ ความหนาแนนจําเพาะ = น้ําหนัก เนื่องจากไอดงไดมาจากการนําเอาไอแหงมาเผาหรือใหความรอนเพิ่มขึ้น ไอน้ําแหงซึ่งเดิมมี อุณหภูมิที่จุดเดือดของน้ํา จึงมีอุณหภูมสิ ูงขึ้นเกินกวาจุดเดือดของน้าํ และปริมาตราของไอน้ําก็จะ สูงขึ้นดวย อุณหภูมิของไอน้ําสวนที่เพิ่มขึ้นจากจุดเดือดเรียกวา “Degree of Superheat” สวน ความรอนที่ทําใหอุณหภูมิสูงขึ้นก็เรียก “Super heat” หรือเรียกกวา “Sensible heat” ก็ไดเพราะ เปนความรอนที่ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิ
16
จํานวนความรอนที่ทําใหไอแหงเปนไอดงหาไดจากสูตร
hs = Cp (ts - tv) hs = ความรอนที่ทําใหไอแหงเปนไอดง (Superheat) Cp = คาความรอนจําเพาะของไอดง มีคาไมคงที่ คือเปลี่ยนแปลงตาม ความดันและอุณหภูมิ เชนที่ 600 Psia. 360 องศา F จะมีคา 0.65 ts = อุณหภูมิของไอดง tv = อุณหภูมิของไอแหง 1.12 ENTHALPY ของไอดง Enthalpy ของไอดง 1 ปอนด หมายถึงจํานวนความรอนรวมของไอดงตั้งแตน้ําที่มอี ุณหภูมิ 32 องศา F กลายเปนไอดง ซึ่งจะเทากับความรอนของไอแหง บวกกับความรอนที่ทําใหเปนไอดง ความรอนที่ทําใหไอแหงเปนไอดงหาไดโดย เอาความรอนจําเพาะของไอดง (Cp) คูณกับ Degree
of Superheat. ตามสูตรขางบน hs = hg + Cp ( ts - tv ) hs = Enthalpy ของไอดง 1 ปอนด hg = Enthalpy ของไอแหง 1 ปอนด ( ts - tv ) = Degree ov Superheat Cp = ความรอนจําเพาะของไอดง
17
คาความรอนจําเพาะของไอดง ตามที่กลาวแลววามีคาไมแนนอน คือจะเปลี่ยนแปลงไปตาม ความดันและอุณหภูมิ เชนที่ความ 600 Psia. อุณหภูมิ 360 องศา F มีคา 0.65 คาความรอน จําเพาะนี้หาไดจากเสนโคง (Curve) ตามรูปบน ตัวอยาง จงคํานวณหาจํานวนความรอนของไอดง 10 ปอนด ที่ความดัน 250 Psia. Degree of Superheat 120 องศา F] จากสูตร hS = h g hg = 1201.1 (ดูจาก Steam table 41 ชอง Enthalpy Sat.
Cp (ts - tv )
=
Vapor ที่ 250 Psi. Abs) 0.615 ไดจาก Curve รูปบน 120 องศา F
= แทนคา h S = 1201.1 + 0.615 (120) = 1274.9 B.T.U./ lb. ไอดง 10 ปอนด = 12749 B.T.U. Ans. การคํานวณเกีย่ วกับความรอนในไอน้ํา อาจคํานวณไดจากสูตรดังตอไปนี้ ซึ่งผิดกับสูตรที่ กลาวมาแลว แตก็ไดคาหรือคําตอบอยางเดียวกันคือ.1.13 ความรอนรวมของไอน้ํา (Total heat of Steam) คือความรอนทั้งหมดที่ทําให น้ําที่มีอุณหภูมิ 32 องศา F กลายเปนไอน้ํา ปริมาณความรอน ที่ทําใหน้ํากลายเปนไอน้ํานี้ คือ ผลรวมของ Sensible heat, Latent heat และความรอนที่ทําใหไอน้ํา มีอุณหภูมิสูงเกินกวา 212 องศา F ความรอนของไอน้ํา 1 ปอนด ที่อณ ุ หภูมิ 212 องศา F จะเทากับ 1146.6 (B.T.U.) และจะ เพิ่มขึ้นประมาณ 0.305 Units (B.T.U.) ทุก ๆ อุณหภูมทิ ี่สูงขึ้นนับจาก 212 องศา F (ดูจาก Steam
table ใน Modern Steam Boilers) .. H = 1146.6 + [ 0.305 ( t - 212 ) ] H = Total heat t = อุณหภูมิของไอน้ําขณะนั้น ตัวอยาง จําคํานวณหาความรอนรวมของไอน้ําที่มีอุณหภูมิ 358 องศา F H = 1146.6 + [ 0.305 ( 358 - 212 ) ] = 1146.6 + ( 0.305 x 146 ) = 1191.13 B.T.U.
Ans.
18
อีกสูตรหนึ่งของ Regnaults Experiments คือ
Total heat
= 1082.4 + 0.3 t = 1082.4 + 0.3 x 358 = 1189.8 B.T.U. Ans. Heat Required to Superheat Steam การคํานวณหาความรอนที่ทําใหไอแหงเปนไอเผา 2 ครั้ง ใชสูตรดังนี้ Heat = (T - t ) x 0.48 B.T.U. / lb. T = อุณหภูมิของไอดง t = อุณหภูมิของไอแหง ตัวอยาง จงคํานวณหาความรอนที่ทําใหไอแหงเปนไอเผา 2 ครั้ง ของไอน้ํา 1 ปอนด อุณหภูมิ 470 องศา F กําลังดัน 150 Psia. จาก Steam table อุณหภูมิหรือจุดเดือดของน้ําที่ 150 Psia. เทากับ 358.3 องศา F
Heat =
( T - t ) x 0.48 B.T.U. /lb.
= ( 470 - 358.3 ) x 0.48 = 53.6 B.T.U. Ans. Total heat of Superheated Steam ความรอนรวมของไอเผา 2 ครั้ง คือ ความรอนที่ทําใหน้ําที่มีอุณหภูมิ 32 องศา F กลายเปน ไออิ่มตัว รวมกับความรอนที่ทําใหไออิ่มตัวเปนไอดง จากตัวอยางขางบน ความรอนรวมของไอดง เทากับ 53.6 B.T.U. รวมกับความรอนของไออิ่มตัวจาก Steam table ที่ 150 Psia. เทากับ 1191.2 รวมเปน 1191.2 + 1244.8 B.T.U. หรือจะหาไดจากสูตร Total heat = 1082.4 + 0.3 t + 0.48 ( T - t ) T = อุณหภูมิของไอดง t = อุณหภูมิของไออิ่มตัว 1.14 ENTROPY เปนคุณสมบัติอยางหนึ่งของสาร หรือเปนคาที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงทาง พลังงานความรอน เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิ คาของ Entropy ใชแทนดวยสัญญลักษณ S มีใชมากโดยนํามาใชในการแก (Solution ) ปญหาเกีย่ วกับความรอนที่ใชในทางปฏิบัติเกี่ยวกับ งานทางชางกล คาของ Entropy ไมแนนอนเชนเดียวกับ hf., hfg. และ hg. คือขึ้นอยูกับความ รอนที่ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลง กับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ทั้งนี้เพราะ Entropy ที่เปลี่ยนแปลง
19
(The change in Entropy) คืออัตราสวนเปรียบเทียบของความรอนที่เปลี่ยนแปลง (เขาหรือออก) ของสารที่มีน้ําหนัก 1 ปอนด ตออุณหภูมิสมบูรณที่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น แบงออกได 3 ลักษณะ คือ.1. Entropy of Water เปน Entropy ที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากเพิ่มความรอนใหกับน้าํ จาก อุณหภูมิ 32 องศา F – 212 องศา F หรือเรียกอีกอยางหนึง่ วา “Entropy of Liquid” แทนดวย สัญลักษณ Sf 2. Emtropy of Evaporation เปนการเปลี่ยนแปลงของ Entropy ระหวางที่เกิดเปนไอ คํานวณไดโดยเอาความรอนที่ทําใหเปนไอ หารดวยอุณหภูมิสมบูรณของจุดเดือด (Heat of
evaporation divided by the absolute temperature of the boiling point) แทนดวย สัญญลักษณ Sfg 3. Entropy of Steam คือผลบวกของ Entropy of Water กับ Entropy of Evaporation รวมกันแทน ดวยสัญลักษณ Sg . . Sg
=
Sf + Sf
คาของ Entropy กําหนดไวใน 3 ชองทายของตารางไอน้ํา Table 40
Total Entropy ของไอแหง (Sg.) ก็คือ Entropy ของไอน้ําตามที่กลาวมาแลวในเรื่อง Entropy of Steam สวน Total Entropy ของไอดง ก็คือ Entropy ที่เปลี่ยนแปลงของความรอนที่ทําให ไอแหงเปนไอดงที่อุณหภูมทิ ี่ตองการ รวมกับ Entropy ของไอแหง (Sg) สําหรับไอเปยก คาของ hg อยูในตารางไอแหงซึ่งจะตองมีคาสูงกวาความเปนจริงหรือ Entropy ที่เปลี่ยนแปลงไปจริง ๆ เพราะยังไมเปนไอน้ําโดยสมบูรณคอื ยังมีละอองน้ําหรือน้ํารวมอยู ดังนั้น Entropy of Evaporation (hfg.) จะมีเพียงสวนหนึ่งไมไดเปนทั้งหมดฉะนั้นคาของ Sfg จริงก็จะนอยลงดวย คือจะเทากับ Sfg x Quality X (คาของ X คือ Dryness fraction) ดังนัน้ คา ของ Entropy ของไอเปยกหาไดจากสูตร เมื่อ
S S SF X
= = = =
Sf + X Sfg Entropy ของไอเปยก Entropy of Liquid Dryness fraction
20
ตัวอยาง จงคํานวณหา Entropy ที่เปลี่ยนแปลงไป ระหวางที่เกิดการกลายเปนไอของน้ํา 1 ปอนด ที่อุณหภูมิ 212 องศา F เมื่ออุณหภูมิคงที่ขณะเกิดการกลายเปนไอ Sfg = hfg ÷ T
Hfg =
ความรอนที่ทําใหน้ํา 1 ปอนดเปนไอน้ํา ดูจาก Steam table 40 ชอง
Enthalpy hfg ที่ 212 องศา F เทากับ 907.3 B.T.U T
=
อุณหภูมิสมบูรณของไอ เทากับ 212 องศา + 460 = 672 องศา F Sfg = 970.3 แทนคา 672 Change of Entropy = 1.44 Ans
จากการทดลองการเกิดไออยางละเอียด (Experimental measurements) โดยการเพิ่ม อุณหภูมิใหแกน้ํา และบันทึกจํานวนความรอนที่น้ําไดรบั ในปริมาณของน้ําทุก 1 ปอนด น้ําหนัก ใน ทุกคาความดันที่เปลี่ยนแปลงไป แลวนําอเอาคาตาง ๆ ที่ไดมาเขียนเปนตารางไอน้าํ ขึ้น เรียกวา “ตารางไอน้ํา” (Steam Tables) ตารางนี้สามารถนําไปใชประโยชนในการคํานวณการขยายตัว ของไอน้ํา (Expansion of Steam) คํานวณกําลังงานของไอน้ํา และใชเปนหลักในการคํานวณหา คาตาง ๆ ของไอเปยก ไอแหง และไอดง 1.15 ตารางไอน้ํา (Steam table) การคํานวณเกีย่ วกับไอน้ําตองอาศัยผลลัพธที่ไดจากการทดลองอยางละเอียด แลวนํามา รวบรวมทําเปนตารางขึ้นตามที่กลาวแลว กอนที่จะใชตารางไอน้ําจะตองทราบหรือทําตความเขาใจ หนวยตาง ๆ ทีใ่ ชในตารางไอน้ํา และสัญลักษณตางๆ กอน คือ.P แทน กําลังดันของไอน้ํา ซึ่งจะบอกเปนกําลังดันสมบูรณ (Absolute Pressure) หนวยเปน Psia.
t Vf
”
อุณหภูมิอิ่มตัว หนวยเปนองศา F
” ” ”
ปริมาตรของ ๆ เหลวอิ่มตัว หนวยเปน ลบ. ฟุต/ปอนด ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงไปเมือ่ น้ํา 1 ปอนด เปนไอหมด ปริมาตรของไออิ่มตัว หนวยเปน ลบ. ฟุต/ปอนด
hfg
” ”
hg Sf
” ”
Enthalpy ของ ๆ เหลวอิ่มตัว หนวยเปน B.T.U./ปอนด Enthalpy of Evaporation (ความรอนแฝงของการกลายเปนไอ) หนวยเปน B.T.U./ ปอนด Enthalpy ของไออิ่มตัวหนวยเปน B.T.U./ปอนด Entropy ของ ๆ เหลวอิ่มตัว
Vfg
Vg hf
21
Sfg Sg
” ” ” ”
Entropy ที่เพิ่มขึ้นระหวางการระเหยกลายเปนไอ Entropy ของไออิ่มตัว Uf พลังงานภายในของ ๆ เหลวอิ่มตัว หนวยเปน B.T.U. / ปอนด Ug พลังงานภายในของไออิ่มตัว หนวยเปน B.T.U./ ปอนด Steam Table ทั้ง 3 ตารางตอไปนี้เปนตารางที่แสดงคาคุณสมบัติตาง ๆ ของไออิ่มตัว
Table 40 วัดที่อุณหภูมิตา ง ๆ และ Table 41 วัดทีก่ ําลังดันตาง ๆ สวน Table 42 แสดงคา คุณสมบัติของไอดง ที่กําลังดันและอุณหภูมิตาง ๆ จากตารางทั้งสาม มีขอสังเกตที่ควรจะยึดถือเปนหลัก คือ .1. ปริมาตรของ ๆ เหลวอิม่ ตัว เพิ่มขึ้นตามกําลังดันและอุณหภูมิ แตเนื่องจากเราถือกันวา ของเหลวจะยุบปริมาตรตัวเองลงไมได (Incompressible fluid) ดังนั้นปริมาตรของ ๆ เหลวที่ เปลี่ยนไป จึงไมเกี่ยวกับกําลังดัน หากแตเพิ่มเพราะอุณหภูมิสูงขึ้นและจาก Table 40 จะเห็นวา ปริมาตรของไออิ่มตัว (Vg) เทากับผลรวมของปริมาตรของ ๆ เหลวอิ่มตัว และปริมาตรที่เพิ่มขึ้น ระหวางที่ระเหยกลายเปนไอ นั่นคือ Vg = Vf + Vfg
2. จาก Table 41 จะเห็นวา ถากําลังดันเหนือผิวหนาน้ํา เทากับ 0.088 Psia. น้ําจะเริ่ม
เดือดที่ อุณหภูมิ 32 องศา F ถาตองการจะทําใหน้ําทีเ่ ริ่มเดือดแลวนี้กลายเปนไออิ่มตัว จะตองเพิ่ม ความรอนขึ้นอีก hfg = 1075.8 B.T.U. / ปอนด ความรอนที่ตองการทําใหน้ําอิม่ ตัวกลายเปนไอนี้ เรียกวา “ความรอนแฝงของการกลายเปนไอ” หรือ “ความรอนแฝง” ถาสังเกตใหดีหรือดูจากรูป Fig.24 หนา 35 จะเห็นวา เมื่อกําลังดันและอุณหภูมิสูงขึน้ hfg จะลดลง hg = hf + hfg
3. สําหรับ Entropy ก็เชนเดียวกับ Enthalpy โดยนับเสนเกณฑ (Datum line) ของน้ํา
อิ่มตัวที่ 32 องศา F นั่นคือ S = O และ
S = Sg = Sf +
Sfg
1.16 ความดัน (Pressure) คือแรงที่กระทําตอพื้นผิวของวัตถุ การวัดคาความดัน วัดเฉพาะแรงที่กระทําตอหนึ่งหนวย พื้นที่ โดยเอาแรงทั้งหมดทีก่ ระทําหารดวยพื้นที่ แรง . . ความดัน = พื้นที่ หรือ แรง
=
ความดัน x พื้นที่
22
หนวยของความดัน จะเปนน้ําหนักตอ 1 หนวยพืน้ ที่ คือ.ระบบเมตริก ถาแรงเปน ก.ก. พื้นที่เปน ตร.ซม. หนวยของความดันเปน กก./ตร.ซม. ระบบอังกฤษ ถาแรงเปนแรงปอนด พื้นที่เปน ตร.นิ้ว หนวยของความดันเปน ปอนด/ ตร.นิ้ว หรือ Psi. ระบบ S.i. unit แรงเปนนิวตัน พื้นที่เปน ตร.เมตร หนวยของความดันเปน นิวตัน/ ตร.ม. หมายเหตุ แรงดันอาจกระทําตอของแข็ง, ของเหลว หรือแกสก็ได ถาแรงกระทําตอของไหล แรงที่กระทําตอผนังภายในภาชนะจะเทากันทุกจุด ตัวอยาง
หมอน้ําใบหนึ่งใชลิ้นปองกันอันตราย ซึ่งมีพื้นที่ของลิ้นสวนที่สัมผัสกับไอน้ํา 3 ตร.นิ้ว เมื่อตองการตั้งไอน้ําในหมอน้ําใหมีแรงดัน 450 ปอนด/ ตร.นิ้ว จะตอง ตั้งสปริงใหกดหลังลิ้นเทาไร ? แรง จากสูตร ความดัน = พ.ท. 450 = แรง 3 . . จะตองใหสปริงกดหลังลิ้น 1350 ปอนดแรง
Ans.
1.16.1 ความดันบรรยากาศ (Atmospheric Pressure) แกสที่หุมหอโลกเราหนาประมาณ 500 ก.ม. อากาศจํานวนนี้จึงมีน้ําหนักกดลงที่พื้นโลก วัดเปนความกดดันที่ระดับน้าํ ทะเลได 14.7 ปอนด / ตร.นิ้ว หรือ 29.92 นิ้ว – ปรอท ดังนัน้ ความดัน 1 บรรยากาศเทียบได ดังนี้ คือ.ความดัน 1 บรรยากาศ = 14.7 Psi. =
1.033 Kg./cm
= = = =
29.92 in. hg. ( 30 In . hg.) 760 ม.ม. – ปรอท. 10.33 ม. – น้ํา 34 ฟุต – น้ํา
1.16.2 ความดันสมบูรณ (Absolute Pressure) คือความดันหรือกําลังดันจริง ๆ ของของเหลวหรือของแกส ซึ่งจะตองมีคามากกวากําลังดันที่ ไดจากเครื่องวัด โดยเอาความดันที่ไดจากเครื่องวัดรวมกับกําลังดันบรรยากาศ ขณะทีท่ ําการวัดนั้น หรือบรรยากาศปกติ
23
. . Pa
=
Pa Pg P
= =
Pg + P Absolute Pressure หนวย Psia. Gauge Pressure “ Psai. Barometric Pressure or Atmospheric Pressure
= = 14.7 ปอนด / ตร.นิ้ว หรือ 29.92 นิ้วปรอท ในกรณีที่เครื่องวัดความดันเปนสูญญากาศ หรือบอกเปนสูญญากาศ Pg จะมีคา
หมายเหตุ เปน ลบเสมอ ตัวอยาง Steam Pressure gauge ของหมอน้ําใบหนึ่งอานคาความดันบนหนาปทมได 200 Psi. จะเทียบกับความดันตอไปนีไ้ ดเทาไร ? ก. กําลังดันสมบูรณ ข. Kg./Cm . ค. บรรยากาศ ก. ความดันสมบูรณ = ความดันจากเครื่องวัด + 14.7 = 200 + 14.7 = 214.7 . . ความดันสมบูรณของไอน้ําในหมอน้ําใบนี้ = 214.7 Psia. Ans. ข. ความดัน 1 ก.ก. / ตร.ซม. = 14.22 ปอนด / ตร.นิ้ว . . ความดัน 200 Psi. = 200 / 14.22 = 14.06 Kf./ Cm. Ans. ค. ความดัน 1 บรรยากาศ . . 8;k,fyo 200 Psi.
=
14.7 xvofN/ 9I”ohb;
=
200 / 14.7
=
13.6 บรรยากาศ
Ans.
ตัวอยาง เครือ่ งวัดความดันของหมอดับไอของเครื่องกังหันไอน้ําเครื่องหนึ่ง อานคาได 10 Psia. หมอดับไอใบนี้จะมีความดันสมบูรณเทาไร และเทากับกี่นิ้วปรอท ? Pg + 14.7 จากสูตร Pa =
Pg = Pa =
10 Psi. (เพราะเปนสูญญากาศ)
- 10 + 14.7 = 4.7 . . ความดันสมบูรณของหมอดับไอ 1 Psia. = 2.036 นิ้ว – ปรอท . . หมอดับไอมีความดัน = 4.7 x 2.036 = 9.56 นิ้ว – ปรอท Ans. 1.16.3 เครื่องวัดความดัน (Pressure gauge) เปนเครื่องมือที่ใชวัดความดันของของไหลและแกสตาง ๆ ไดแก น้ํา, ไอน้ํา, อากาศ เปนตน คาตัวเลขที่อานไดบนหนาปทมเครื่องวัด จะเปนคาความดันที่เหนือบรรยากาศ (ความกดดัน สวนที่มากกวาความกดดันบรรยากาศ) หรือใตบรรยากาศ (ความกดดันสวนที่ต่ํากวาความดัน บรรยากาศ) อยางใดอยางหนึ่งหรือทั้ง 2 อยาง ซึ่งแลวแตชนิดของเครื่องวัด
24
ความดันที่อานไดจากเครื่องวัดชนิดที่ใชสําหรับวัดสวนที่เกินกวาความดันปกติ (เหนือเสน ศูนย) เรียกวา “Gauge Pressure” สวนชนิดที่ใชวัดความกดดันต่ํากวาบรรยากาศ จะอานเปน สูญญากาศ (Vacuum) ดังนั้น ขีดศูนยบนหนาปทม (Datum Line) ของเครื่องวัดกําลังดัน ก็คือ เสนความกดดันของบรรยากาศ หรือเทากับความกดดันของบรรยากาศปกติ คือ เทากับ 14.7 ปอนด/ ตร.นิ้ว หรือ 29.92 นิ้ว - ปรอท คาตัวเลขที่บอกบนเครื่องวัดนี้ จะบอกเปนปอนด/ตร.นิ้ว, กก./ ตร.ซม. เปนความสูงของ ปรอท (นิ้ว ปรอท, มม. – ปรอท) เปนความสูงของน้ํา (ฟุต –น้ํา) ก็ได ซึ่งแลวแตชนิดและหนวยวัด ของเครื่องวัดนั้น ๆ จึงมิไดเปนกําลังดันทีแ่ ทจริงหรือกําลังดันสมบูรณของแกส หรือของเหลวทีว่ ัด แตก็สามารถนํามาคํานวณหาไดโดยนํามารวมกับความดันบรรยากาศ ตามที่อธิบายไวแลวในเรื่อง ความดันสมบูรณ ตัวอยาง Steam power Plant ของโรงงานไฟฟาแหงหนึ่ง ใชหมอน้ําแบบหลอดน้ําซึ่งเครื่องวัด กําลังดันไอน้ําอานคาได 250 Psi. และเครื่องวัดสูญญากาศหมอดับไออานได 10.7 Psi. อยากทราบ วาหมอน้ําและหมอดับไอมีความดันสมบูรณเทาไร ก. จากสูตร ความดันสมบูรณ = กําลังจากเครื่องวัด + 14.7 = 250 + 14.7 = 264.7 หมอน้ํามีความดันสมบูรณ 264.7 Psia. Ans. ข. หมอดับไออานคาได 10.7 Psi จะมีคาเปนลบ . . ความดันสมบูรณ = - 10.7 + 14.7 = 4 . . หมอดับไอมีความสมบูรณ = 4 Psia. Ans. 1 Psia. = 2.036 นิ้ว - ปรอท หรือหมอดับไอมีความดันสมบูรณ 4 x 2.036 = 8.14 นิ้วปรอท Ans. ตัวอยาง เครื่องวัดสูญญากาศของหมอดับไอของโรงงานตนกําลังไอน้ําแหงหนึ่ง อานคาได 9.92 นิ้วปรอท อยากทราบวาหมอดับไอมีกําลังดันสมบูรณเทาไร ตอบเปนนิ้ว - ปรอท และ ปอนด / ตร.นิ้ว จากสูตร Pa = Pg + P แทนคา = - 9.92 + 29.92 = 20 ก. หมอดับไอมีความดันสมบูรณ 20 นิ้วปรอท Ans. 1 นิ้วปรอท = .49 Psi. 20 นิ้วปรอท = 20 x .49 = 9.8 ข. หมอดับไอมีความดันสมบูรณ 9.8 Psia Ans. หมายเหตุ กําลังดันบรรยากาศที่ 29 นิ้วปรอท จะมีกําลังดันสมบูรณสูงกวาที่ 26 นิ้วปรอท แตถาเปนเครื่องวัดสูญญากาศแลวที่ 26 นิ้วปรอท จะมีกําลังดันสูงกวา 29 นิ้วปรอท
25
หนวยวัดความดันของแกสหรือของเหลววัดเปน ปอนด/ตร.นิ้ว, กก./ตร. ซม, นิ้วปรอท คือ ระบบอังกฤษ เปนปอนด/ ตร.นิ้ว สมบูรณ (Psia.), เปนนิ้ว – ปรอท ระบบเมตริก เหมือนแบบอังกฤษ คือ วัดเปนบรรยากาศ แตเนื่องจาก 1 บรรยากาศ (14.7 Psia.) = 1.033 กก./ ตร.ซม. แทน โดยตัดเศษหลังจุดทศนิยมทิ้งและเรียกเสียใหมวา “บรรยากาศเทคนิค” เพื่อไมใหเกิดความสับสน คาที่อานไดจะเปนความดันเหนือหรือใตบรรยากาศ เสนศูนย (Datum Line) จึงเปนความดันปกติของบรรยากาศเทคนิค เชน ถาเข็มชี้ที่ตัวเลข 5 เหนือขีด 0. ก็หมายความวา กําลังดันที่วดั ขณะนัน้ มีความกดดันเหนือบรรยากาศเทคนิค 5 บรรยากาศหรือ 5 กก./ ตร.ซม. นั่นคือ มีความดัน 5 + 1 = 6 บรรยากาศเทคนิคสมบูรณ หรือ 6 กก./ ตร.ซม. สมบูรณ แตถาชี้ที่ขีด 0.2 (ใตเสนศูนย) ก็หมายความวา ความดันขณะทีว่ ัดมีความดันต่ํากวาบรรยากาศเทคนิค 0.2 นั่นคือ มีความดัน 1 - 0.2 = 0.8 บรรยากาศเทคนิคสมบูรณ หรือ 0.8 กก./ ตร.ซม. สมบูรณ 1.16.4 หนวยความดันเปรียบเทียบ ความดัน 1 บรรยากาศ (Barometric Pressure)
1 Psia.
= = = =
1 นิ้ว – ปรอท = ความดัน 1 บรรยากาศเทคนิค = =
14.7 Psi. 29.92 นิ้ว – ปรอท 760 มม. – ปรอท 2.036 นิ้ว – ปรอท 0.4913 Psia. 1 กก./ ตร.ซม. 14.223 Psi.
26
1.17 MODERN STEAM BOILERS Steam Table PROPERTIES OF SATURATED STEAM
27
1.18 APPENDIX TABLES
28
TABLE 1.19 DRY SATURATED STEAM : PRESSURE TABLE*
29
APPENDIX TABLES TABLE 1.20 PROPERTIES OF SUPERHEATED STEAM*
30
APPENDIX TABLES TABLE 1.20 (Continues) PROPERTIES OF SUPERHEATS STEAM*
31
บทที่ 2 หมอน้ํา (STEAM BOILER) 2.1 ประวัติและวิวัฒนาการของหมอน้ํา หมอน้ําคืออุปกรณที่สําคัญของโรงงานตนกําลังที่ใชไอน้าํ (Sream power plant) มี หนาที่สําหรับผลิตไอน้ําหรือเปลี่ยนน้ําใหกลายเปนไอน้าํ โดยความรอนที่เกิดจากการเผาไหมของ เชื้อเพลิงภายในเตาของหมอน้ํา สําหรับเรือที่ขับเคลื่อนดวยเครื่องจักรไอน้ํา หมอน้ําก็จะทําหนาที่ ผลิตไอน้ําใหแกบรรดาเครื่องจักรตาง ๆ ตลอดลําเรือ โดยมีอุณหภูมิและความดันทีแ่ นนอนอันหนึ่ง ความจริงมนุษยรูจักสรางหมอน้ํามานานแลว คือประมาณ 200 ปกอนคริสตศักราช แต มิไดนําเอาไอน้ํามาใชกับเครื่องจักรไอน้ํา เพียงแตนํามาใชในกิจการอื่น ๆ เชน ตมน้ํา, อุนน้ํา ฯลฯ เปนตน หลักฐานนี้ไดจากการขุดพบหมอน้ําในซากปรักหักพังของเมือง “ปอมเปอี” (Pompeii) ใน ประเทศอิตาลี ซึ่งเปนเมืองที่เจริญรุงเรืองสมัยโรมัน แตถูกภูเขาไฟวิสุเวียซระเบิดทับหมด หมอน้ําที่ ขุดพบนี้เปนหมอน้ําแบบเตาอยูภายในหมอ หลังจากนี้ก็ไมปรากฏหลักฐานวามีการสรางหมอน้ําขึ้น อีกเลย จนถึงศตวรรษที่ 18 มนุษยจึงไดเริ่มสรางหมอน้ําขึ้นมาใชอีกครั้งหนึ่ง เนื่องจากในยุคนี้ มนุษยเริ่มสรางเครื่องจักรกลออกมาใช การสรางหมอน้ําในศตวรรษที่ 18 นี้ จึงดําเนินควบคูก ันไปกับการสรางเครื่องจักร แต ทั้งหมอน้ําและเครื่องจักรก็ยงั ทํางานไมไดผลดี จึงไมนับวาเปนหมอน้ําที่สมบูรณพอที่จะนํามาใชงาน จริงจังได หมอน้ําสมัยที่กลาวนี้จะทําดวยเหล็กหลอ สวนเตาจะอยูภ ายนอกตอนลางหมอน้ํา กําลัง ดันไอน้ําไมเกิน 10 ปอนด/ตารางนิ้ว รูปรางของหมอน้ําก็สรางเปนรูปตาง ๆ กันตามสะดวก โดย ไมคํานึงถึงวารูปรางอยางไรจึงจะทนกําลังดันไอน้ําไดมากที่สุด เพราะปญหาเรื่องระเบิดหรือแตกไม คอยมี เนื่องจากกําลังดันใชงานต่ํา ครั้นตอมาเมือความตองการในการใชงานมีมากขึ้น คือตองใชไอ น้ําที่มีกําลังดันสูงและจํานวนไอน้ํามากขึน้ จึงมักเกิดระเบิดหรือแตกขึ้นบอย ๆ ความสําคัญของ รูปรางของหมอน้ําจึงจําเปนตองเอามาพิจารณา เพื่อใหหมอน้ําทนกําลังดันไอน้ําไดสูง ผลิตไอน้ําได เร็ว โดยไมเปนอันตรายตอหมอน้ํา และพบวาหมอน้ํารูปทรงกลม เปนหมอน้ําที่แข็งแรงที่สุด ทนกําลังดันไอน้ําไดสูง แตไมสะดวกในการสราง ตอมาจึงไดมีการดัดแปลงแกไขและหาวิธีการใหม ๆ จึงพบวา หมอน้าํ รูปทรงกระบอก กลมเปนหมอน้ําที่สรางงายแข็งแรงและทนกําลังดันไอน้ําไดสูง ดังนัน้ จะเห็นไดวาหมอน้ําทุกแบบใน ปจจุบัน มีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกกลม สวนขนาด, รูปรางหรือลักษณะการติดตั้งขึ้นอยูก ับ สถานที่และงานที่จะนําไปใช คืออาจติดตั้งในทางตั้ง (Vertical) หรือในแนวนอน (Horizontal)
32
ก็ได สวนเตาซึ่งเปนที่สําหรับใหเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหมเพื่อใหความรอนกับน้ํานัน้ ในสมัยแรก ๆ จะติดตั้งอยูภายนอกหมอน้ํา น้ําจึงเดือดกลายเปนไอชาและผลิตไอไดนอย เนื่องจากพื้นผิวเผารอน นอย และความรอนยังกระจายออกสูบรรยากาศไดมากและงายดวย เปนการสิ้นเปลืองความรอนและ เชื้อเพลิง ซึ่งเปนการไมประหยัดเชื้อเพลิง ตอมาในป ค.ศ. 1800 โอลิเวอร อีแวน (Oliver Evan) นักวิศวกรชาวอเมริกนั ได ออกแบบสรางหมอน้ําขึ้น โดยใหแกสรอนเดินผานเขาไปภายในตัวหมอน้ํา ลักษณะของหมอน้ําเปน รูปทรงกระบอกกลม 2 ใบสวมกัน น้ําบรรจุอยูระหวางหมอใบเล็กและใบใหญ วิธีนี้จะทําใหน้ํา เดือดกลายเปนไอไดเร็วขึ้น เนื่องจากมีพนื้ ผิวเผารอนเพิ่มมากขึ้น ตอมาริชารด เทรวิทิค (RichardTrevithick)ไดนําเอาแนวความคิดของโอลิเวอร อีแวน นี้มาสรางหมอน้ําแบบ “คอรนิช” (Cornish) ขึ้น ซึ่งหมอน้ําแบบคอรนิชนี้นับวาเปนตนแบบหรือ แนวทางในการสรางหมอน้ําแบบหลอดไฟ (Fire tube Boiler) ขึ้น หมอน้ําแบบหลอดไฟจัดวาเปนหมอน้ําแบบทันสมัย ถาไมเทียบกับหมอน้ําแบบ หลอดน้ําสมัยใหมที่ใชกับเรือรบ หมอน้ําแบบหลอดไฟสามารถทํากําลังดันไอน้ําไดสูง แตไมเกิน 300 ปอนด/ตารางนิ้ว ปจจุบันยังนิยมใชกันมากในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็กทั่วไป ในเรือ สินคา และรถไฟ เนื่องจากหมอน้ําแบบหลอดไฟเปนหมอน้ําที่ไมแข็งแรง ทนกําลังดันไอน้ําไดไมสูง และผลิตไอน้ําไดชา ไมเหมาะที่จะนํามาใชกับเรือรบทีต่ องการความเร็วและกําลังขับสูงมาก ซึ่งจะ ตองใชไอน้ําทีม่ ีกําลังดันสูงและผลิตไอไดเร็ว เชนหมอน้าํ แบบ M-type เปนหมอน้ําที่ใชในเรือรบ อเมริกัน มีหลายขนาด ผลิตไอไดตั้งแต 100,000 - 250,000 ปอนด/ชม. มีกําลังดันไอน้ํา 615 ปอนดตอตารางนิ้ว อุณหภูมิ 490 oF ซึ่งในหมอน้าํ แบบหลอดไฟไมสามารถจะทําได เพราะไม แข็งแรงพอ ในการออกแบบสรางหมอน้ําใหมีความแข็งแรงนั้น ทําไดโดยสรางเตาไวภายนอก หมอน้ํา สวนการเพิ่มพื้นผิวเผารอนใหมากนั้นทําไดโดยแยกน้ําทีจ่ ะใหเปนไอน้ําออกจากตัวหมอและ บรรจุไวในหมูหลอด แตมีทอทางไหลวนเวียนถึงกันกับน้ําในหมอ หมูหลอดเหลานี้บรรจุอยูภายใน เตา วิธีนี้จะทําใหน้ําเดือดเปนไอน้ําเร็วขึ้น และมีกําลังดันสูง หมอน้ําแบบดังกลาวนี้เรียกวา “หมอน้ํา แบบหลอดน้ํา” (Water tube Boiler) นิยมใชกับโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ ขนาดกลาง ทั่วไป และในเรือรบสมัยใหม มีหลายแบบหลายชนิดซึง่ จะไดกลาวตอไป 1.2 การแบงประเภทหมอน้ํา (Classification of Boiler) หมอน้ําซึ่งทําหนาที่ผลิตไอน้ําออกมาใชกบั เครื่องจักรใหญ และเครือ่ งจักรชวยตาง ๆ ที่ ใชในเรือและโรงงานอุตสาหกรรมนั้น มีหลายแบบหลายชนิด แตในที่นี้จะขอกลาวเฉพาะ หมอน้ํา แบบหลอดไฟ(Fire tube Boiler)
33
หมอน้ําแบบหลอดไฟ (Fire tube Boiler) หมอน้ําแบบหลอดไฟ หรือที่เรียกกันทั่ว ๆ ไปวา “แบบไฟเดินในหลอด” นี้ ลักษณะโดย ทั่ว ๆ ไปมีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกกลม ภายในบรรจุน้ํา, ไอน้ํา หมูหลอดไฟ, และเตา แตเตา จะอยูน อกหมอน้ําหรือในหมอน้ําก็ไดแลวแตชนิดของหมอน้ํา จํานวนเตา มีตั้งแต 1 – 4 เตา ตาม ขนาดของหมอน้ํา
34
แกสรอนที่เกิดจากการเผาไหมของเชื้อเพลิงในเตา จะเดินจากเตาผานไปยังหองเผาไหม, หมูหลอดไฟ , หองหลอดไฟ, หองควันแลวออกปลองตามลําดับ หมอน้ําแบบหลอดไฟนี้ ถาแบงออกตามลักษณะ การเดินของแกสรอนจากเตาไปออกปลองแลว แบงออกได 2 ชนิด คือ.1. หมอน้ําแบบหลอดไฟตรง (Direct fire tube Boiler) มีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกกลม ติดตั้งในแนวนอนหรือตั้งตรงก็ไดแลวแตชนิดของ หมอน้ํา ภายในบรรจุเตา, หลอดไฟ, น้ําและไอน้ํา ฯลฯ เปนตน การเดินของแกสรอนจะเดินจาก เตา ซึ่งอยูทางดานหนาหมอน้ํา ผานเขาไปยังหมูห ลอดไฟซึ่งอยูใตระดับน้ําในหมอ ไปยังหองควัน แลวออกปลองซึ่งอยูอีกทางดานหนึง่ ของหมอน้ํา (ติดตั้งอยูคนละดานกับเตา) จะเห็นวาแกสรอนเดิน เปนทางตรง คือ จากทางดานหนาของหมอน้ําไปออกทางตอนทายของหมอน้ํา ดังนั้นลักษณะ โดยทั่วไปของหมอน้ําแบบไฟตรงจึงมีลักษณะเตี้ย, แคบหรือเล็ก แตยาง จึงเหมาะที่จะนําไปใชกับ เรือที่กินน้ําตื้น และรถไฟ หมอน้ําแบบไฟตรง ชนิดที่ตัวหมอน้ําวางตามแนวนอน จึงมีชื่อเรียกอีก อยางหนึ่งวา “หมอน้ํารถไฟ” (Locomotive Boiler) 2. หมอน้ําแบบหลอดไฟกลับ (Return fire tube Boiler) มีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกกลม ภายในบรรจุเตา, หองเผาไหม, หลอดไฟ, น้ํา, ไอ น้ํา ฯลฯ เปนตน แตเตาจะอยูภายในหมอหรือภายนอกหมอน้ําก็ไดแลวแตแบบของหมอน้ํา การเดิน ของแกสรอนจะเดินจากเตาซึ่งอยูทางดานหนาหมอน้ํา ผานเขาไปในหองเผาไหมหรือหองเพลิง ซึ่ง อยูถัดจากเตาเขาไป จากนี้แกสรอนจะเดินยอนกลับมาทางดานหนาหมอน้ํา โดยผานมาตามหมู หลอดไฟ ซึ่งอยูใตระดับน้ําในหมอน้าํ ออกจากหลอดไฟก็เขาไปยังหองควันแลวออกปลอง ซึ่งอยู ทางดานหนาหมอน้ําเหนือเตาขึ้นไป จะเห็นไดวาแกสรอนเดินยอนกลับผิดกับแบบไฟตรง ลักษณะโดยทัว่ ไปของหมอน้ําแบบนี้ จึงมีลักษณะ สูง, ใหญ แตสั้น เหมาะที่จะ นําไปใชกับเรือหรือโรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็ก จึงมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา “หมอน้ําเรือ”
(Marine type or Marine Boiler)
35
ลักษณะการเดินของแกสรอนของหมอน้ําแบบไฟตรงและแบบไฟกลับแบบตาง ๆ
36
บทที่ 3 สวนประกอบตาง ๆ ของหมอน้ํา 3.1 เปลือกหมอ (Shell) มีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกลมยาว ทําดวยแผนเหล็กแผนเดียวหรือหลายแผน และ เปนเหล็กกลาประเภทคารบอนต่ํา (Mild steel) มาดัดเปนรูปวงแหวนแลวย้ําติดกันดวยหมุดย้ํา จากนั้นจึงนําเอาแผนเหล็กรูปวงแหวนเหลานั้นมาประกอบติดกันเปน หรือเชื่อมดวยไฟฟา รูปทรงกระบอกอีกทีหนึ่ง สําหรับหมอน้าํ สมัยใหม โดยเฉพาะหมอน้ําแบบหลอดน้ําประเภทหลอดเล็ก ทําดวย แผนเหล็ก 2 แผน ดัดเปนรูปครึ่งวงกลม แลวมาประกอบติดกันดวยหมุดย้ําหรือเชื่อมดวย ไฟฟา แตสว นมากเชื่อมดวยไฟฟาเพราะแข็งแรงกวาและน้ําหนักเบา สําหรับแผนเหล็กที่จะตอง เจาะรูใสหลอดน้ํา คือ แผนเหล็กรับหลอด (Tube sheet) จะตองสรางใหหนากวาอีกแผนหนึ่ง หรือแผนหอหุม (Wrapper sheet) การย้ําหมุดเพื่อตอตะเข็บ หรือรอยตอของเปลือกหมอนั้นมี 2 วิธี คือ ตอทับ และตอชน ตามรูป
37
3.2 ฝาหมอน้ํา (Boiler head) มีลักษณะเปนแผนเหล็กกลม ประกอบอยูท างดานหนา และดานหลัง หรือทั้งสองดาน ของเปลือกหมอ จะเปนแผนเรียบ นูนออกหรือเวาเขาก็ได แตสวนมากมักจะนูนออก ฝาหมอ ดานที่ประกอบอยูทางดานหนาหมอน้ําเรียกวา “ฝาหนา” (Front head) สวนทีป่ ระกอบอยู ทางดานหลังเรียกวา “ฝาหลัง” (Rear head) เปลือกหมอ (Shell) ที่ประกอบดวยฝาหมอ (Boiler head) ทั้งสองเรียกวา “Drum” ถามี ขนาดเล็กคนลอดผานเขาไปภายในไมไดกม็ ีชื่อเรียกวา “Header”
3.3 ประตูหมอน้ํา เปนชองทางสําหรับใหชางปรับซอมหมอน้ําเขาไปทําความสะอาดหรือซอมแซมภายใน หมอ หรือนําเฉพาะเครื่องมือเขาทําความสะอาดหมอน้าํ โดยทัว่ ไปจะมีลักษณะเปนชองรูปวงรี หรือรูปไขมี 2 ชนิด คือ 3.1 ชองคนเขา (Man hole) ประกอบหรือติดตั้งอยูที่เปลือกหมอน้ํา และที่ฝาหมอ เปนชองที่มีขนาดใหญ ชางปรับซอมสามารถลอดเขาไปในหมอได โดยทั่วไปมีขนาด 10” X 16” หรือ 11” X 15” 3.2 ชองทําความสะอาดดวยมือ (Hand hole) หรือเรียกวา “ชองมือลวง” มีลักษณะ เชนเดียวกับชองคนเขา แตมีขนาดเล็ก คนเขาไมได ใชสําหรับเปนชองทางนําเครื่องมือเขาไป ทําความสะอาดสวนตาง ๆ ของหมอน้ํา เชน หลอดน้ํา เปนตน ประกอบอยูทเี่ ปลือกหมอน้ํา และที่ Header ของหมอน้ําแบบ Babcock
38
รูปแสดงใหเห็นถึงการติดตั้ง Man Hole ที่เปลือกหมอน้ําแบบตาง ๆ
3.4 สะเต (Stay) โดยทั่วไปจะมีลักษณะเปนทอนเหล็กกลมตันหรือกลวง ปลายทั้งสองทําเปนเกลียว ทําหนาที่ยดึ สวนตาง ๆ ของหมอน้ําใหแข็งแรง เพื่อปองกันไมใหหมอน้ําระเบิดหรือแตกไดงาย เชน ที่ฝาหมอ , เปลือกหมอ , หองเผาไหม เปนตน มีหลายชนิดแบงออกไดดังนี้คือ 1. สะเตทิว้ หรือสะเตหลอดไฟ (Stay tube) มีลักษณะเชนเดียวกับหลอดไฟ แตหนา และใหญกวาหลอดไฟ ประกอบอยูระหวางผนังของหองเผาไหมกบั ฝาหมอ หรือติดตั้งอยูใน หมูหลอดไฟนัน่ เอง ปลายทัง้ สองทําเปนเกลียวเพื่อยึด มีหนาที่ยดึ ผนังหองเผาไหมหรือผนังเตา กับฝาหมอ นอกจากจะมีหนาที่เปนสะเตแลว ยังทําหนาที่เปนหลอดไฟอีกดวย จํานวนของสะเต หลอดไฟมีตั้งแต 1/5 – 1/3 ของหลอดไฟทั้งหมด 2. สะเตยาว (Through stay or Longitudinal stay) เปนทอนเหล็กกลมตันยาวและยาว ตลอดความยาวหมอน้ํา ประกอบอยูระหวาง ฝาหนาและฝาหลังหมอน้ําโดยทัว่ ไปมีขนาดโต 2”–3½” 3. สะเตสั้นหรือสะเตเกลียว (Combustion stay or stay bolt or screw stay) เปนทอน เหล็กกลมตันและทําเปนเกลียวตลอดทอน ทําหนาทีย่ ดึ ในสวนที่แคบ ๆ ของหมอน้ํา เชน ผนัง หองเผาไหมกบั เปลือกหมอและฝาหมอ มีขนาดโต 1 ¼” - 1 ¾” 4. สะเตเกอรเดอร (Girder stay or Dog stay) มีลักษณะคลายสะเตเกลียว แตทําหนาที่ ยึดผนังหองเผาไหมดานบนไมใหยุบพังลง การยึดของสะเตเกอรเดอรเพื่อไมใหยุบพังลงนั้นไม ยึดติดกับเปลือกหมอเหมือนแบบหมอน้ํารถไฟซึ่งเรียกวา “Raidal stay” แตจะยึดดวยแผน เหล็กรูปคลายตัว ยู ตั้งแต 2 แผนขึ้นไปหนา ¾” - 7/8” วางเรียงกันไปบนผนังหองเผาไหม ดานบน แผนเหล็กดังกลาวจะยึดติดกันดวยสลักเพื่อใหตงั้ อยูได ดูรูป 5 ไดแอกกอนัลสะเต (Diagonal stay) เปนทอนเหล็กกลมตัน ทําหนาที่ยึดผนังหมอ น้ําในสวนที่เปนมุมฉาก ซึ่งสะเตจะตองติดตั้งเอียงเปนมุมหรือเปนเสนทะแยงมุม เชนระหวาง เปลือกหมอกับฝาหมอ ดูรูปในหมอน้ําแบบหลอดไฟ และรูป 68
39
รูปแสดงการติดตั้ง ของ Diagonal stay ซึ่งจะยึดอยู ระหวางฝาหมอ (Boiler head) กับเปลือกหมอ (Shell) ของ หมอน้ําแบบหลอดไฟ คือที่ มุมดานบนซาย
Fig 68 - Stays for Supporting Back Tube plate 3.5 หลอดน้ํา (Water tube) มีลักษณะเปนทอเหล็กกลมทําดวยเหล็กเหนียวเนื้อเดียวไมมีตะเข็บ ซึ่งทําไดโดยการ รีด ใชกับหมอน้ําแบบหลอดน้ํา ประกอบอยูระหวางหมอพักน้ําและหมอพักไอของหมอน้ํา แบบหลอดเล็กหรือแบบหลอดโคง มีขนาดตั้งแต 1” – 2” ถาเปนหมอน้ําแบบหลอดนอนหรือ แบบ Babcock & Wilcock จะประกอบอยูระหวาง Upcast header และ Downcast header โดยทั่วไปมีขนาดตั้งแต 1½” – 4”
40 หลอดน้ํามีหนาที่ทําใหน้ําเกิดการไหลวนเวียนเพื่อทําใหเกิดการพาความรอนไดดี และ ยังทําหนาทีเ่ ปนพื้นผิวเผารอนดวย เนือ่ งจากน้ําในหลอดน้ําเปนสวนที่ไดรับความรอนมาก ที่สุด ไอน้ําที่เกิดขึ้นสวนใหญจะเกิดจากน้ําในหลอด ดังนัน้ หลอดน้ําจึงมีชื่อเรียกวา “Circulating tube or Generating tube”
3.6 หลอดไฟ มีลักษณะเชนเดียวกับหลอดน้ําแตใชกับหมอน้ําแบบหลอดไฟ ประกอบอยูระหวาง ผนังหองเผาไหมกับฝาหนาหรือผนังเตากับฝาหลัง (สําหรับหมอน้าํ แบบหลอดไฟชนิดเตาอยู ภายในหมอหรือหมอน้ําเรือและหมอน้ํารถไฟ) ถาเปนหมอน้ําแบบ Dry back Boiler จะ ประกอบอยูระหวางฝาหนาและฝาหลัง หลอดไฟทําหนาที่ สําหรับใหแกสรอนที่เกิดจากการเผาไหม เดินผานไปออกปลองไฟ สวนน้ําจะเดินอยูภายนอกรอบ ๆ หลอด จึงทําหนาที่เปนพื้นผิวเผารอนดวย โดยทัว่ ไปมีขนาด เสนผาศูนยกลางภายนอกโต 2½” - 3½” หนาตั้งแต 1/8” - 1/2” การประกอบปลายหลอด เขากับแผนเหล็กจะตองใหปลายหลอดยืน่ พนแผนเหล็กประมาณ 1/8” - 1/2” สําหรับปลาย หลอดดานหองเผาไหมจะตองงอพับ (Beaded) ใหแนบกับแผนเหล็กเพื่อมิใหผุกรอนเร็ว หรือ จะใชเฟอรูล (Furrule) ซึ่งเปนหลอดทอนสั้น ๆ สวมแทนก็ได ซึ่งเปนการประหยัดและ สะดวกกวา ภายในหลอดไฟมีแผนเหล็กบิดเปนเกลียวเรียกวา “Retarder” สวมอยู เพื่อทํา ใหแกสรอนเดินผานไปไดชาลง ซึ่งทําใหความรอนจากแกสรอนถายเทความรอนใหกับน้ํา ไดมากขึ้น น้ําในหมอจะไดรับความรอนเพิ่มขึ้นประมาณ 2 - 8% นอกจากนีย้ ังชวยทําความ สะอาดหลอดไฟ โดยจะชวยขูดเขมาภายในหลอดไฟออกขณะทีด่ ึง Retarder ออก
3.7 เตา (Furnace) เปนที่สําหรับบรรจุเชื้อเพลิงหรือทําใหเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม เพื่อใหความรอน แกหมอน้ํา เตาติดตั้งอยูภายในหมอหรือนอกหมอก็ไดแลวแตชนิดของหมอน้าํ และจะมี มากกวา 1 เตาก็ได ถาเปนหมอน้ําแบบหลอดน้ําเตาจะตองติดตั้งอยูภ ายนอกหมอเสมอ แต
41 แบบหลอดไฟเตาจะอยูในหมอหรือนอกหมอก็ได แตหมอน้ําแบบหลอดไฟสมัยใหมมกั ออกแบบใหเตาอยูภายในหมอ หมอน้ําประเภทที่เตาอยูนอกหมอ ผนังเตาจะตองทําดวยอิฐทนไฟ (Fire Brick) สวนประเภทเตาอยูในหมอผนังเตาทําดวยแผนเหล็ก สวนมากสรางใหมลี ักษณะเปนรูป ทรงกระบอกกลม ผนังเตาจะเรียบหรือเปนลอนลูกฟูกนั้นขึ้นอยูก ับขนาดและชนิดของหมอน้ํา ฉะนั้นเตาหมอน้ําถาแบงออกตามลักษณะของผนังเตา อาจแบงออกได 2 แบบ 1. เตาเรียบ (Plain Steel furnace) สวนมากออกแบบมาใชกับหมอน้ําขนาดเล็ก กําลังดันไอน้ําต่ํา ลักษณะของเตาเปนรูปสี่เหลี่ยมผนังเตาเรียบ ไดแก หมอน้ําแบบเกา ๆ หรือ หมอน้ํารถไฟ ผนังเตาจะไมแข็งแรง จึงตองมี Stay ยึดโดยทั่วไป ถาเปนเตารูปทรงกระบอก ก็ไมตองใช Stay แตถาเตามีขนาดใหญและยาวมาก ความแข็งแรงก็จะลดลงถึงแมจะเปนรูป ทรงกระบอกก็ตาม จึงตองทําเปนทอน ๆ แลวนํามาประกอบกัน ตรงรอยตอระหวางทอน ทําเปนวงแหวนเพื่อความแข็งแรง เตาของหมอน้ําประเภทที่มวี งแหวนนี้เรียกวา “Adamson Ring furnace” 2. เตาลูกฟูก (Corrugated furnace) เปนเตาที่ออกแบบมาสําหรับใชกับหมอน้าํ ขนาดใหญ กําลังดันไอน้ําสูง จึงตองออกแบบใหผนังเตามีความแข็งแรงเปนพิเศษ ลักษณะ ของเตาจะมีลกั ษณะเปนรูปทรงกระบอกกลม แตผนังเตาทําเปนลอน ๆ หรือลูกฟูกตลอด ความยาวเตา ซึ่งมีหลายแบบตามผูออกแบบสราง คือ แบบ Fox, Purve, Merison, Deighton เปนตน เตาเรียบชนิดกระบอกกลม (Plain Steel Furnace)
Adamson, Furnace
Bowling Hoop Furnace เปนแบบที่แกไขมาจาก Adamson ทําใหหยุนตัว ไดเมื่อไดรบั ความรอน
42
Fox corrugated Furnace แบบนี้ลูกฟูกโคงขึ้นลงเทากัน ทุกสูบซึ่งจะทําความสะอาดยาก Purve Furnace แกไขมาจาก แบบ Fox เพื่อทําความสะอาดได งายขึ้น Morison Furnace Deighton Furnace ดัดแปลงมาจาก แบบ Morison โดยทําใหสวนลาง โคงขึ้นเล็กนอย
การออกแบบใหผนังเตาเปนแบบลูกฟูกดังกลาวก็เพื่อจุดประสงคดังตอไปนี้คือ ก. แข็งแรง ข. ทําใหหมอน้ํามีน้ําหนักเบาเพราะไมตองใช Stay ค. เปนการเพิ่มพืน้ ผิวเผารอนใหกับหมอน้ํา ง. ลดอันตรายที่เกิดขึ้นตอรอยตอ เนื่องจากการขยายตัวเมือ่ ไดรับความรอนเนื่องจาก ผนังเตาแบบลูกฟูกสามารถหยุนตัวได สวนประกอบของเตา เตาหมอน้ําประเภททีใ่ ชถานหรือฟนเปนเชือ้ เพลิง จะตองประกอบดวยสวนประกอบที่ สําคัญ ๆ คือ ก. เปลือกเตาหรือผนังเตา ไดกลาวรายละเอียดไวแลวในเรื่องเตา ข. เหล็กตะกรับ (Grate) มีลักษณะเปนแผนเหล็กรูปสี่เหลี่ยมผืนผาเจาะรู หรือจะใชเหล็กเสนวางเรียงหรือสาน กันก็ได ถาเปนหมอน้ําแบบตั้งตรงจะมีลกั ษณะเปนแผนเหล็กกลมแบนเจาะรู แบบตะกรับ เตาหุงตมตามครัวเรือน ทําดวยเหล็กหลอมีหนาที่รองรับเชื้อเพลิง เชน ถาน , ฟน , ถานหิน
43 นอกจากนี้ยังทําหนาที่แยกถานและเถาออกจากกัน เพื่อใหการเผาไหมดําเนินไปไดดวยดี เหล็ก ตะกรับมีหลายแบบหลายชนิด ตามชนิดและขนาดของหมอน้ํา คือ 1. ตะกรับแบบอยูนิ่ง (Stationary grate) สวนมากใชกับหมอน้ําแบบเกา ๆ หรือหมอน้ําขนาดเล็ก ๆ เชน หมอน้ําแบบตั้งตรง เปนตน 2. ตะกรับแบบเขยาหรือสัน่ (Rocking or Shaking gtate) เปนแบบทีใ่ ชกับหมอน้ําขนาดใหญแบบตั้งตรง สามารถแยกเถาออกจากถานไดดี ทําใหการเผาไหมของเชื้อเพลิงดีขึ้น โดยไมตองใชคนคอยแตงไฟอยูเสมอ 3. แบบตะกรับเลื่อน (Traveling or Chain grate) หรือเรียกวาแบบ “Conveyou” มีใชในหมอน้ําขนาดใหญ หรือประเภท Central Station” แบบเกา เพราะถาเปนหมอน้ําแบบสมัยใหมจะใชน้ํามันเชือ้ เพลิงฉีดเปนฝอยละออง เขาเตาและไมตองใชตะกรับ ค. พนัง (Bridge Wall) ทําดวยอิฐทนไฟ ติดตั้งอยูระหวางเตาและหองเผาไหม มีหนาที่ปองกันไมใหถาน กอนโต ๆ กระเด็นเขาไปในหองเผาไหม นอกจากนี้ยังชวยรองรับเหล็กตะกรับไวดว ย ง. ประตูเตา (Fire Door) ประกอบอยูทางดานหมอน้ําเหนือเหล็ก ตะกรับ ใชสําหรับปด – เปด เพื่อบรรจุ เชื้อเพลิง จ. ประตูเถา (Ashpit Door) ประกอบอยูทางหนาหมอน้ําตอนลางของประตูเตา ใชสําหรับปด – เปดเพื่อ นําขี้เถาออกทิ้ง ง. ประตูกนเตา (Clean out Door) ประกอบอยูทางตอนหลังของหมอน้ําหรือหองเผาไหม มีประโยชนสําหรับเปน ชองทางเขาไปทําความสะอาดและซอมแซมภายในเตาและหองเผาไหม
3.8 หองเผาไหมหรือหองเชื้อเพลิง (Combustion chamber) หรือเรียกวา “หองไฟคุ” มีลักษณะเปนหองสี่เหลี่ยมอยูถ ัดจากเตาเขาไปเปนที่รวมควัน และแกสรอน ทั้งที่เผาไหมแลวและยังไมเผาไหมจากเตา กอนทีจ่ ะเดินผานหลอดไฟไปยังหอง ควันแลวออกปลอง ดังนัน้ แกสที่ยังไมไดเผาไหมก็จะเกิดการเผาไหมขึ้นภายในหองเผาไหมนี้ จึงมีหนาที่ทําใหเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหมหมดจดสมบูรณขึ้น
44
3.9 หองควัน (Smoke Box) เปนที่รวมของแกสรอนและควันหลังจากที่ใหความรอนกับน้ําแลว กอนที่จะนําสง ออกสูปลองตอไป หองควันติดตั้งอยูที่โคนปลอง ถาเปนหมอน้ําแบบหลอดไฟกลับจะอยูเ หนือ เตาดานเดียวกัน และมีประตูปด - เปด เพือ่ ทําความสะอาดหลอดไฟ
3.10 ปลองไฟ (Chimney) มีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกลมหรือสี่เหลี่ยมยาวตอจากหองควันขึน้ ไป ทําดวย แผนเหล็ก หรืออิฐแลวแตชนิดของหมอน้าํ ปลองไฟของหมอน้ํารถไฟหรือเรือทําดวยเหล็ก แต ถาเปนโรงงานอุตสาหกรรมมักทําดวยอิฐหรือคอนกรีต มีหนาที่เปนทอทางนําแกสรอนและ ควันออกทิ้งสูบ รรยากาศภายนอกหมอน้ํา นอกจากนีย้ ังชวยทําใหเกิดกระแสลมเรงทาง ธรรมชาติ (Natrual draft) ดีขึ้นอีกดวย ปลองไฟที่ใชในเรือสวนมากทําเปน 2 ชั้น เพื่อการระบายความรอนและปองกัน อันตรายเมื่อไปถูกหรือสัมผัสขณะทํางานใกลกับปลองไฟ 3.11 สวนประกอบอื่น ๆ ของหมอน้ํา 1. หมูหลอดทําไอ (Generating tube) ก็คือหมูหลอดน้าํ นั่นเองอธิบายไวแลวในเรื่อง หลอดน้ํา 2. หมูหลอดทําไอเผา 2 ครั้ง (Superheater) หรือเรียกวาหมูห ลอดทําไอดงเปนหมู หลอดจํานวนหนึ่งติดตั้งอยูภ ายในเตา มีหนาที่ทําใหไอน้ําจากหมอน้ําที่เดินผานกลายเปนไอดง หรือไอเผา 2 ครั้ง 3. หมูหลอดทําลายไอดง (Desuper heater) เปนหมูหลอดจํานวนหนึ่งติดตัง้ อยู ภายในหมอพักไอใตระดับน้ํา มีหนาที่ทําใหไอดงกลายเปนไอแหงหรือไออิ่มตัวเพื่อนําไปใช กับเครื่องจักรชวยอื่น ๆ เนื่องจากไอดงคายความรอนใหกับน้ําในหมอน้ํานอกจากนี้ยังทําใหน้ํา เดือดเร็วขึน้ อีกดวย 4. หมูหลอดอุนไอ (Reheater) มีลักษณะคลายหมูห ลอดทําไอดงติดตั้งอยูภ ายใน เตาเชนเดียวกัน มีหนาที่ทําใหไอน้ําที่ใชงานแลวมีคุณภาพดีขึ้นสามารถนํากลับไปใชไดอกี เพราะไอน้ําเมือ่ ผานหมูหลอดนี้แลวจะถูกเผาใหรอนขึ้น 5. หลอดปุม (studded tube) ก็คือ หลอดน้ํานั่นเอง แตผิวภายนอกหลอดเหลานี้ ไดทําเปนปุมติดอยูเปนจํานวนมาก เฉพาะสวนที่เกาะติดกับผนังเตาเทานั้น จุดประสงคเพื่อ ทําหนาที่ยดึ เหนี่ยวหรือเกาะติดกับวัสดุทใี่ ชกอผนังเตาไดแนนไมหลุดลวงไดงาย เพราะหมู หลอดน้ําชนิดนี้จะประกอบติดกับผนังเตา เพื่อระบายความรอนใหกับผนังเตาไมใหรอน จนเกินไป นอกจากนีย้ ังเปนการทําใหน้ําไดรับความรอนเพิ่มขึ้นและเปนการปองกันการสูญเสีย ความรอนที่ผานออกทางผนังเตาดวย
45 6. หลอดกําบัง (Water screen or Screen tube) ก็คือหลอดน้ํานั่นเองแตมีขนาดโตกวา ประกอบอยูระหวางหมอพักไอ เชนเดียวกับหลอดน้ํา แตอยูใ นบริเวณที่ไดรับความรอนรุนแรงมากกวาปกติ เชน แถวดานหนา เตา ปกติมีอยูป ระมาณ 2 - 4 แถว 7. ผนังน้ําหรือหลอดผนังเตา (Water wall) คือ หลอดน้ําแบบหลอดปุมนั่นเอง แตหลอดน้ําเหลานี้ติดตั้งเรียงติดตอกันไปและติดกับผนังเตา จึงทําหนาที่คลายกับผนังเตา จุดประสงคก็เชนเดียวกับหลอดปุม นอกจากนีย้ ังเปนการลดคาใชจายในการสรางผนังเตา คือ ไมตองสรางผนังใหหนามากนัก
46
บทที่ 4 ระบบตาง ๆ ของหมอน้ํา 4.1 หมอน้ําแบบหลอดน้ํา (Water tube boiler) หมอน้ําแบบหลอดน้ําหรือที่เรียกวา “หมอน้ําแบบน้ําเดินในหลอด” มีลักษณะเปนรูป ทรงกระบอกกลม ภายในบรรจุน้ําและไอน้ํา สวนเตาจะอยูภายนอกหมอน้ํา จุดประสงคในการ ออกแบบใหเตาไวภายนอกหมอก็เพื่อความแข็งแรงและทนกําลังดันไอน้ําสูง สําหรับหลอดน้ํา ประกอบอยูภายนอกหมอน้ําและติดตั้งอยูภายในเตา แตแกสรอนที่เกิดจากการเผาไหมในเตาจะเดิน ผานผิวภายนอกหลอด แลวออกสูปลอง หมอน้ําแบบหลอดน้ําเปนหมอน้ําผลิตไอไดเร็วและมีกําลังดันสูง จึงนิยมใชกับโรงงาน อุตสาหกรรมขนาดใหญ ขนาดกลางทั่วไป และในเรือรบ แบงออกไดเปน 2 ชนิด คือ 4.1.1 หมอน้ําแบบหลอดใหญหรือแบบหลอดนอน (Header boiler) หรือมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา หมอน้ําแบบ “หัวตอหลอดหรือแบบเฮดเดอร” ประกอบดวย หมอน้ํารูปทรงกระบอกกลมขนาดใหญเพียงใบเดียว ติดตั้งในแนวนอน (Horizontal) หมูหลอดน้ําที่ ประกอบอยูภายในเตามีขนาดใหญ และวางตามความยาวกับหมอน้ํา โดยทํามุมกับพื้นระดับเล็กนอย หรือประมาณ 15 ๐ นับวาเปนหมอน้ําแบบเกา เพราะเปนหมอน้ําแบบหลอดน้ําแบบแรกที่ได จัดสรางขึ้น และสรางโดย บริษัท แปปคอก และวิลคอก จึงมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา “หมอน้ําแบบ แปปคอก” นิยมใชกับโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญทั่วไป สําหรับในเรือมีใชในเรือรบขนาดใหญ แบบเกา 4.1.2 หมอน้ําแบบหลอดเล็กหรือแบบหลอดตั้ง (Exptress Boiler) หรือเรียกวา “หมอน้ําแบบเรงเร็ว” เพราะสามารถผลิตไอน้ําไดเร็วและมีกําลังดันสูงมาก ลักษณะโดยทั่วไปประกอบดวยหมอน้ํารูปทรงกระบอกกลมวางตามแนวนอน ตั้งแต 2 ใบขึ้นไป เปนหมอพักไอ 1 ใบ (Steam Chamber or Steam Drum) ที่เหลือเปนหมอพักน้ํา (Water Chamber or Water drum or Mud Drum) หมูหลอดน้ําที่ประกอบอยูระหวางหมอพักน้ําและหมอพักไอ เพื่อใหน้ํา ไหลวนเวียนถึงกันนั้น มีขนาดเล็ก และติดตั้งทํามุมกับพื้นระดับประมาณ 45 ๐ – 60 ๐ จึงเกิดการ ไหลวนเวียนของน้ําไดอยางรวดเร็ว นิยมใชกับเรือรบสมัยใหม หรือเรือโดยสารที่มีความเร็วสูง หมอน้ําแบบเรงเร็วนี้ แบงออกไดหลายชนิด ตามลักษณะของการติดตั้งและบริษัท ผูออกแบบสราง ไดแก ก. หมอน้ําแบบ เอ. (A- type Boiler) ข. หมอน้ําแบบ ดี. (D - type Boiler) ค. หมอน้ําแบบ เอ็ม. (M – type Boiler)
47 ง. หมอน้ําแบบ ยารโรว (Yarrow Boiler) จ. หมอน้ําแบบราชนาวีญี่ปุน (Japanese Abmiralty Boiler) ฉ. หมอน้ําแบบทรอนิครอฟ (Thornycroft Boiler) ขอดีของหมอน้ําแบบหลอดน้ํา 1. มีหนักเบาหรือน้ําหนักตอแรงมานอย 2. สะดวกในการยกออกและติดตั้งในเรือ 3. ผลิตไอน้ําไดเร็วและไดจํานวนมาก 4. อันตรายจากหมอน้ําระเบิดนอยเพราะแข็งแรง 5. เรงไอไดเร็วเพราะการไหลวนเวียนของน้ําดีและเร็ว 6. ทําการซอมแซมบํารุงรักษางาย ขอเสียของหมอน้ําแบบหลอดน้ํา 1. ตองใชน้ําสะอาด 2. ราคาแพง 3. การชํารุดเสียหายเกิดแกหลอดไดงาย และเปลี่ยนยาก 4. ถาหลอดใดหลอดหนึ่งแตก ตองเลิกใชหมอน้ําทันที 5. ไมคอยรูระดับน้ําในหมอไดแนนอน 6. ตองคอยระวังเรื่องน้ําเลี้ยงเขาหมอน้ําเสมอ ขอดีของหมอน้ําแบบหลอดไฟ 1. การจายไอสม่ําเสมอดี เพราะน้ําในหมอน้ํามีมาก 2. ระดับน้ําคงที่แนนอน 3. สะดวกตอการระวังรักษาในการทําความสะอาดพื้นผิวหนาของหลอดไฟ 4. ในกรณีจําเปนอาจใชน้ําเค็มได 5. ขนาดกะทัดรัดเมื่อเทียบกับแบบหลอดน้ํา เพราะสามารถสรางเปนหนวยเล็ก ๆ ได (คือหมอน้ําขนาดเล็ก) ขอเสียของหมอน้ําแบบหลอดไฟ 1. มีน้ําหนักมากกวา หรือน้ําหนักตอแรงมานอย 2. จายไอชา เพราะการไหลวนเวียนของน้ําไมดี 3. ไอน้ํามีกําลังดันต่ํา เพราะหมอน้ําไมแข็งแรง โดยเฉพาะบริเวณหัวตอหลอดไฟไม มั่นคงเหมือนหลอดน้ํา 4. อันตรายจากหมอน้ําระเบิดแตกมีมาก ถาปลอยใหกําลังดันไอสูงขึ้น หรือพื้นผิวเผา รอน รอนจัดและน้ําในหมอลดลง
48 5. หมอน้ําเย็นตัวลงไดรวดเร็ว ถาเปดประตูเตาไวหรือในกรณีอื่น ๆ ซึ่งจะเปนอันตราย ตอรอยตอตาง ๆ ของหมอน้ํา เนื่องจากการยืดหดตัวของหมอน้ํา
4.2 หมอน้ําแบบคอรนิช (Cornish Boiler) เปนหมอน้ํารูปทรงกระบอกกลม วางตามแนวนอน (Horiizontal) ประกอบดวยหมอน้ํารูป ทรงกระบอกกลม 2 ใบสวมกัน หมอใบเล็กหรือใบในใชเปนเตาหรือใหแกสรอนเดินผาน สวนใบ นอกหรือใบใหญใชบรรจุนา้ํ และไอ คือน้ําจะอยูระหวางหมอใบเล็กและหมอใบใหญ การติดตัง้ หมอ ใบเล็กนั้นจะตองติดตั้งใหคลอยลงตอนลาง คือจุดศูนยกลางของหมอใบเล็กอยูต่ํากวาจุดศูนยกลาง ของหมอใบใหญ ถาเปนหมอน้ําแบบใชถานหรือฟนเปนเชื้อเพลิงจะตองมีตะกรับรองรับ ภายในเตา หรือหมอน้ําใบเล็ก ถัดจากเตาเขาไปหรือทางดานในจะติดตั้งทอทางน้ําขนาดใหญหลายทอ ติดตั้ง ขวางทางเดินแกสรอนแตมีทอ ทางตอกับน้ําในหมอน้าํ มีหนาที่ดกั เก็บความรอนจากแกสรอนที่ผา น นอกจากนี้ยังชวยทําใหน้ําเกิดการไหลวนเวียนดีขึ้น ทอทางน้ําดังกลาวนีเ้ รียกวา “กัลโลเวทิ้ว” (Galloway tube) การเดินของแกสรอน แกสรอนจะเดินจากเตาซึ่งอยูทางดานหนาภายในหมอน้ําเขาไปทาง ตอนทายของหมอน้ํา เมื่อผานออกนอกหมอน้ําแลวแกสรอนก็จะเดินผานมาทางดานหนาหมอน้าํ โดย ผานทางชอง M และ M1 ซึ่งเปนชองอยูภายนอกดานขางหมอน้ํา จากนีแ้ กสรอนก็จะรวมกันลงสู ชอง N ซึ่งเปนชองอยูภายนอกดานลางหมอน้ํา แลวเดินผานไปออกปลองที่อยูทางตอนทายหมอน้าํ หมอน้ําแบบคอรนิชเปนหมอน้ําที่ใชกับโรงงานอุตสาหกรรมแบบเกา โดยทั่ว ๆ ไปมีขนาด เสนผาศูนยกลางประมาณตั้งแต 3 – 6 ฟุต มีความยาวตั้งแต 9 - 26 ฟุต ผลิตไอไดประมาณตั้งแต 400 – 3,000 ปอนด/ชม. กําลังดันใชงานประมาณ 80 - 100 ปอนด/ตารางนิ้ว
49
รูปหมอน้ําแบบคอรนิช ชนิดที่ทางตอนทายเตาเปนหลอดขนาดเล็กจํานวนมากแทน ทอทางซึ่งเปนรูปทรงกระบอกขนาดใหญ นับวาเปนตนแบบของหมอน้ําแบบหลอดไฟ
50
4.3 หมอน้ําแบบแลงแคชไซร (Lancashire Boiler) คลายแบบคอรนิช แตประกอบดวย 2 เตา หรือหมอน้าํ ใบเล็ก 2 ใบ สวมอยูภายในหมอน้ํา ใบใหญ การออกแบบใหมี 2 เตา ก็เพื่อเปนการเพิ่มพืน้ ผิวเผารอนใหกับหมอน้ํา ซึ่งจะทําใหสามารถ ผลิตไอไดเร็วและมากขึ้น นอกจากนี้ยังทําใหสะดวกในการบรรจุถาน คือไดผลัดเปลี่ยนกันทีละเตา และยังสามารถเพิ่มหรือลดการผลิตไอไดดวย คือ ถาไมตองการเรงไอหรือไมตองการไอมากนักก็ใช เตาเดียว หมอน้ําแบบ แลงแคชไซรเปน หมอน้ําที่ใชกับโรงงานอุตสาหกรรมแบบ เกาเชนเดียวกับแบบคอรนิชแตมีขนาดใหญ กวาคือ โดยทั่ว ๆ ไป มี ขนาดเสน ผา ศูนยกลางตั้งแต 5 ฟุต 6 นิ้ว ถึง 9 ฟุต 6 นิ้ว ยาวตั้งแต 14 - 32 ฟุต ผลิตไอไดประมาณ ตั้งแต 2,300 - 10,300 ปอนด/ชม. กําลังดัน ใชงานประมาณ 120 - 160 ปอนด/ตารางนิ้ว บางครั้งสูงถึง 200 ปอนด/ตารางนิ้ว
รูปแสดงใหเห็นสวนตาง ๆ ตามยาวของหมอน้ําแบบแลงแคชไซร
51
4.4 หมอน้ําแบบแบบคอกและวิลคอก (Babcock & Wilcox Boiler) เปนหมอน้ําแบบหลอดน้ําชนิดหลอดใหญหรือหลอดนอนที่สรางขึ้นโดย Messrs Bab cock & Wilcox, London, E.C. 4 ลักษณะโดยทั่วไปประกอบดวยหมอน้ํารูปทรงกระบอกกลม ขนาดใหญ 1 ใบ ภายในบรรจุน้ําและไอน้ํา เตาอยูน อกหมอน้ํา ถาเปนแบบใชถานหรือฟนเปน เชื้อเพลิง จะตองมีตะกรับรองรับ และมักเปนแบบตะกรับเลื่อน (Chain grate) เพราะเปนหมอน้ํา ขนาดใหญ สําหรับหมูหลอดน้ํามีขนาดใหญและวางตามความยาวกับตัวหมอโดยทํามุมกับพื้นระดับ เล็กนอย สําหรับแบบที่หมูหลอดวางตามความยาวกับตัวหมอ นับวาเปนหมอน้ําแบบหลอดน้ํา แบบแรกและเปนแบบแรกทีบ่ ริษัท แบบคอกและวิลคอกสรางขึ้น จึงนับวาเปนหมอน้ําแบบเกานิยม ใชกับโรงงานอุตสาหกรรมบนบกหรือเรียกวา “หมอน้ําบก” (Land type Boiler) ตอนหัวและทายของ หมอน้ําแบบนี้ ประกอบดวยครอสบอก (Cross Box) ดานละ 1 อัน ถัดจากครอสบอกลงมาเปน นิ้ปเปล (Nipple) และเฮดเดอร (Header) ตามลําดับ ระหวางเฮดเดอรดานหนาและหลังประกอบดวย หมูหลอดน้ําจํานวนมาก จํานวนหลอดน้ําและเฮดเดอร 2 อันที่หมูหลอดน้ําประกอบอยูรวมกัน เรียกวา 1 ชุด หรือ 1 อีลีเมน (Element) หมอน้ําแบบแบบคอกแบบนีจ้ ะติดตั้งหมูหลอดไดประมาณ 6 - 8 อีลีเมน สามารถผลิตไอน้ําไดชวั่ โมงละประมาณ 24,500 ปอนด กําลังดันไอน้ําประมาณ 208 ปอนด/ตารางนิ้ว อุณหภูมิของไอเผา 2 ครั้ง 602๐ F ทั้งนี้ขึ้นอยูกับขนาดของหมอน้ําและ เชื้อเพลิงที่ใช รายละเอียดที่กลาวเปนหมอน้ําแบบใชถานเปนเชื้อเพลิง ที่กรมอูทหารเรือก็มีหมอน้ํา แบบนี้แตใชนา้ํ มันเตาเปนเชือ้ เพลิง ประกอบดวยหมูหลอดน้ํา 9 อีลีเมน รวม 91 หลอด แตขณะนี้ ไมไดใชงาน สําหรับหมอน้ําแบบคอกชนิดที่ติดตัง้ หมูหลอดขวางกับตัวหมอน้ํา เปนแบบทีอ่ อกแบบ มาใชกับเรือ (Marine type) ซึ่งออกแบบไว 2 แบบคือ แบบที่ใชหลอดน้ําขนาดใหญและขนาดกลาง รวมกัน และอีกแบบหนึ่งใชหลอดขนาดใหญทั้งหมด การออกแบบใหหมูห ลอดติดตั้งขวางกับตัว หมอน้ําดังกลาวนี้จะสามารถติดตั้งหมูหลอดไดมากกวาคือประมาณ 10 - 16 อีลีเมน จึงเปนแบบที่ สามารถผลิตไอน้ําไดมากกวา เนื่องจากหมูหลอดน้ําติดตั้งขวางกับตัวหมอน้ํา หมอน้ําแบบนี้จึงมีชื่อเรียกอีกอยาง หนึ่งวาหมอน้าํ แบบ “ครอสตรัม” (Cross Drum Boiler) หมายเหตุ ตัวหมอน้ําทั้งชุดติดตั้งโดยการแขวนติดกับคานเหล็ก ทั้งนี้เพื่อขจัดปญหาการขยายตัว ของหมอน้ํา ซึ่งอาจเปนอันตรายตอฐาน (Setting) ซึ่งทําดวยอิฐ
52
53 รู ป ด า นซ า ยมื อ เป น รู ป หม อ น้ํ า แบบ Babcock และ Wilcox ชนิดที่หมู หลอดน้ําติดตั้งตามความยาวกับตัวหมอน้ํา ซึ่งเปนแบบเกา สําหรับรูปดานซายมือ เปนรูปที่แสดงใหเห็นสวนตาง ๆ ภายใน และภายนอกหมอน้ําเฉพาะทางดานหนา หมอน้ํา
รูปหมอน้ําแบบ Babcock และ Wilcox ชนิดที่หมูหลอดน้ําติดตั้งขวางกับตัวหมอน้ํา
54
รูปหมอน้ําแบบ Cross Drum 1. Dry pipe 3. Drum 5. Downcast header 7. Chimney 9. Baffle 11. Hand hole 13. I- beam
2. Deflection Plate 4. Nipple 6. Oil burner 8. Super heater 10. Upcast header 12. Steel Casing
55
56
1. Hand hole
2. หลอดน้ํา 3. Header 4. สวนที่ตอกับ Nipple รูปแสดงสวนประกอบตาง ๆ ของหมอน้ําแบบ Babcock และ Wilcock
4.5 หมอน้ําแบบยารโรว (Yarrow Boiler) คือหมอน้ําแบบหลอดเล็กหรือแบบหลอดตั้งนั่นเอง สรางโดยบริษัทยารโรวประเทศอังกฤษ ลักษณะโดยทัว่ ไปประกอบดวยหมอน้ํา 3 ใบ บางแบบ 4 ใบ ติดตั้งเปนรูปสามเหลี่ยมหรือตัว A (A - type) ใบใหญหรือใบบนเปนหมอพักไอ ที่เหลือเปนหมอพักน้ํา หมูหลอดน้ําที่ประกอบอยู ระหวางหมอพักน้ําและหมอพักไอ เปนหลอดตรง ปลายหลอดทีส่ วมหรือประกอบกับเปลือกหมอ จะทําเปนมุมตาง ๆ กับเปลือกหมอ เนื่องจากเปลือกหมอโคงแตหลอดตรง หมอน้ําแบบยารโรว มีหลายแบบ บางแบบมีหมอสําหรับหมอพักไอเผา 2 ครั้ง ตางหากอีก 1 ใบ มีพื้นผิวเผารอนรวม 3,420 ตารางฟุต หรือมากกวา สามารถผลิตไอน้ํามีกําลังดันใชการตั้งแต 575 – 1,000 ปอนด/ตารางนิ้ว อุณหภูมิ 700 - 750 ๐ F
4.6 หมอน้ําแบบราชนาวีญี่ปุน (Japanese Admiralty Boiler) ลักษณะคลายแบบยารโรวมาก โดยเฉพาะถาดูภายนอก เพราะดัดแปลงมาจากแบบยารโรว ผิดกันที่หมูห ลอดดานใน และดานนอกที่ประกอบอยูระหวางหมอพักน้ําและหมอพักไอจะโคงออก จากกัน โดยเห็นวา หมูหลอดของหมอน้ําแบบยารโรวเมื่อเวลาใชงานไปแลวจะโคงเขาหาไฟเสมอ เนื่องจากความรอน นอกจากนี้ยังชวยทําใหหลอดน้ําเกิดหยุนตัวไดดีโดยไมเปนอันตรายตอหัว ตอหลอด
57
Yarrow Boiler 1. Chimney 3. Down Commer 5. Water tube 7. Water drum
Japanese Admiralty Boiler 2. Steam Chamber 4. Baffle Plate 6. Steel Casing 8. Furnace
4.7 หมอน้ําแบบทอรนิครอฟ (Thornycroft Boiler) ลักษณะโดยทัว่ ไปคลายแบบยารโรว แตหมูหลอดน้าํ ที่ประกอบอยูระหวางหมอพักน้ําและ หมอพักไอจะโคงงอมาก ผิดกับแบบยารโรวและแบบของญี่ปุน ปลายหลอดน้ําที่ประกอบกับเปลือก หมอจะทําเปนมุมฉากกับเปลือกหมอทุกหลอด หมอน้ําแบบนี้จึงมีชื่อเรียกอีกแบบหนึ่งวา “หมอน้าํ แบบหลอดโคง” (Bent tube Boiler) การออกแบบใหหลอดโคงงอและปลายหลอดตั้งฉากกับเปลือกหมอก็เพื่อ 1. เจาะรูเพื่อประกอบหลอดไดงาย 2. เจาะรูเพื่อใสหลอดไดจํานวนมากกวา 3. ประกอบหลอดไดแนนและสะดวกกวา 4. พื้นที่ผิวเผารอนหลอดมากขึน้ หมอน้ําแบบทอรนิครอฟ ยังแบงออกได 4 แบบ คือ แบบชคูเลช , แบบตาตา แบบสปดดี้ และ แบบดาริ่ง ตามรูปที่แสดงในหนาตอไป
58 หมอน้ําแบบหลอดโคง เปนหมอน้ําที่ผลิตไอไดมาก เร็วและมีกําลังดันสูง ผลิตไอไดตั้งแต 1,000 ถึง 1,000,000 ปอนด/ชม. ซึ่งขึ้นอยูกับขนาดและแบบของหมอน้ํา นับวาเปนแบบที่มี ประสิทธิภาพสูงที่สุด ในป ค.ศ.1910 มีประสิทธิภาพสูงสุดประมาณ 75% แตหมอน้ําแบบหลอดโคง ในปจจุบนั หรือสมัยใหมมีประสิทธิภาพสูงถึง 93 % ประมาณ 60 % ของหมอน้ําแบบนี้ทั้งหมดมีกาํ ลัง ดันใชการประมาณ 600 ปอนด/ตารางนิ้ว และมีหลายแหงที่ใชกําลังดัน 800 – 1,500 ปอนด/ตารางนิ้ว และบางแหงใชกําลังดันถึง 2,000 ปอนด/ตารางนิ้ว อุณหภูมิ 600 - 1,050 ๐ F เนื่องจากหมอน้ําแบบเรงเร็วสมัยใหม ประกอบดวยหมอน้ําหลายใบ และติดตั้งเปนรูปตาง ๆ หมอน้ําแบบนีจ้ ึงเรียกชื่อตามลักษณะการติดตั้งก็ได เชน แบบ เอ (A- type) แบบ ดี (D - type) และ แบบ เอ็ม (M-type)
59
60
หมอน้ําตามรูปซายมือ เปนหมอน้ํา แบบหลอดน้ํา และเปนแบบหลอดโคง ติดตั้งเปนรูปตัวเอ็ม (M-type Boiler) ออกแบบมาใชกับเรือรบอเมริกัน มีหลาย ขนาด ผลิตไอไดตั้งแต 100,000-250,000 ปอนด/ชม. ไอน้ํามีกําลังดัน 615 Psi อุณหภูมิ 490 ๐F ไอเผา 2 ครั้ง มีอุณหภูมิ 850 ๐ F หลอดน้ําโดยทั่วไป มีขนาด 1” - 2” สําหรับหลอดไอเผา 2 ครั้ง ทําดวย Spacial alloy steel
หมอน้ําตามรูป Fig 3-11 เปนหมอ น้ําแบบหลอดโคงที่ใชในเรือรบอเมริกัน เชนเดียวกัน แตทันสมัยกวาติดตั้งเปนรูป ตัว ดี (D-type Boiler) สามารถผลิตไอได 60,000 - 275,000 ปอนด / ชม. กําลังดัน ไอน้ําอยูระหวาง 435 - 1,200 Psi อุณหภูมิ ของไอเผา 2 ครั้ง 750 ๐ F – 950 ๐ F ( ดูรูปหนาตอไป )
61
4.8 หมอน้ํารถไฟ (Locomotive Boiler) คือหมอน้ําแบบหลอดไฟตรงนั่นเอง แตติดตั้งในแนวนอน เตาเปนรูปสี่เหลี่ยมอยู ภายในหมอน้ําและเปนแบบ Open type การออกแบบสรางหมอน้ําแบบนี้จะถูกออกแบบใหกินเนือ้ ที่ นอยที่สุดทั้งทางสวนสูง และความกวาง นอกจากนีจ้ ะตองออกแบบใหมีกําลังดันไอน้ําสูงและผลิต ไอน้ําไดเร็ว มีลักษณะเตี้ยแคบ หรือเล็กแตยาว จึงนิยมหรือเหมาะที่จะใชกับรถไฟและเรือที่กินน้ําตื้น เนื่องจากเปนหมอน้ําแบบหลอดไฟทีม่ ีเตาอยูภายในหมอ ซึ่งไมคอยแข็งแรงนักแต จะตองออกแบบใหผลิตไดเร็วและมีกําลังดันสูง คือบางแบบผลิตไอไดถึง 100,000 ปอนด/ชม. ไอน้ํา มีกําลังดังประมาณ 200 - 300 Psi จึงตองออกแบบใหแข็งแรงเปนพิเศษ คือผนังเตาดานในจะหางจาก เปลือกหมอประมาณ 5 - 8 นิ้ว โดยมี Stay bolt ยึดอยูทวั่ ไป โดยทิ้งระยะหางกันประมาณ 4 นิ้ว สวน
62 ผนังเตาดานบนหรือเรียกวา Crown sheet ก็จะยึดติดกับเปลือกหมอน้ําดวยสะเตยเชนเดียวกัน แตยาว กวา เพราะมีระยะหางกวา เรียกวา “Radial Stay” หมอน้ํารถไฟ เปนหมอน้ําทีม่ ีขนาดเล็กกะทัดรัด จึงนิยมใชในกิจการที่มีความตองการไอน้ํา มาก ๆ จากหมอน้ําขนาดเล็ก แตความดันไอไมมากนัก สาเหตุที่ผลิตไอน้ําไดเร็วเนื่องจากบรรจุน้ํา มากและภายในหมอไดออกแบบใหมี Steam Space มากดวย
รูปแสดงสวนประกอบตาง ๆ ของหมอน้ํารถไฟ 1. Water level gauge 2. Stay bolt 3. Fire cox 5. Fuel oil burner 6. Chimney 7. Smoke box
4. Hand hole
สําหรับตัวตนกําลังของหมอน้ํารถไฟเปนแบบ Non condensing plant จึงมีประสิทธิภาพ ทางความรอนต่ํา คือประมาณ 5 – 8% สวนแบบใชระบบ Turbo electric คือใชเครื่องกังหันขับ เครื่องกําเนิดไฟฟา แลวใชไฟฟาขับมอเตอร เพื่อขับเพลาลอจะมีประสิทธิภาพสูงกวานี้ สวนแบบที่ ใชเครื่องกังหันขับเพลาลอซึ่งเปนแบบใหมนั้น เปนแบบที่ใหกําลังฉุดลากที่ความเร็วสูงไดดีมาก จะ มีประสิทธิภาพทางความรอนสูงถึง 15% การเดินของไอน้ําจากหมอน้ําไปยังเครื่องจักรนั้น ไอจะเดินออกจากหมอน้ําผานเขาไปยัง หมูหลอดทําไอเผา 2 ครั้ง ซึ่งติดตั้งอยูในหองควัน และในทอทางแกสรอนหรือหลอดไฟขนาด ใหญของหมอน้ําไปยังลิ้นทรอตเติล (Throttle Valve) ซึ่งควบคุมหรือปด - เปดไดดว ยมือ ที่ ลิ้นทรอตเติลจะมีทอทางไอแยกออกเปน 2 ทาง คือทอทางอันหนึ่งแยกไปยังสูบของเครื่องจักรไอน้ํา
63 2 สูบ (Main engine) อีกทอทางหนึ่งแยกไปยังสูบของเครื่องจักรชวย (Booster engine) ซึ่งเปน เครื่องจักรไอน้ําขนาดเล็กใชขับลอดานหลัง (Rear track wheel) เปนการเพิ่มกําลังใหกับเครื่องจักร ใหญในการเริม่ เดินครั้งแรก เนื่องจากตองใชกําลังฉุดลากมาก กระแสลมเรงของหมอน้ํารถไฟเปนแบบกระแสลมเรงกล (Force or Mechanical draft) โดยใชไอน้ําหรือไอเสียปลอยออกทางปลองผานทางหัวพน (Nozzle) เพื่อทําใหเกิดความเร็ว ซึ่งจะ มีผลทําใหควันพนออกมาจากปลองเร็วขึ้น
รูปแสดงสวนประกอบตาง ๆ ของรถจักรไอน้ํา
4.9 หมอน้ําแบบตั้งตรง (Vertical Boiler or Vertical Tubular Boiler) คือหมอน้ําแบบหลอดไฟตรงนั้นเอง แตติดตั้งในแนวตั้ง ดังนั้นตอนลางหมอน้ําจะเปนเตา ถัดจากเตาขึ้นไปเปนหลอดไฟ หองควัน และปลอง ตามลําดับ การเดินของแกสรอนจะเดินจากตอน ลางสุดขึ้นสูเตาตอนบนของหมอน้ํา คือ จากเตาซึ่งอยูตอนลางสุดผานขึ้นไปตามหมูห ลอดไฟ เพื่อไป ยังหองควันแลวจึงออกปลองซึ่งอยูดานบนสุด หมอน้ําแบบตั้งตรงเปนหมอน้ําขนาดเล็ก มีน้ําหนักเบา เคลื่อนยายไปมาไดสะดวก เหมาะ ที่จะติดตั้งหมอน้ําแบบตั้งตรงเปนหมอน้ําขนาดเล็ก มีน้ําหนักเบา เคลื่อนยายไปมาไดสะดวก เหมาะ ที่จะติดตั้งหรือใชในทีแ่ คบ และเหมาะทีจ่ ะนํามาใชกับงานนอยๆ เชนโรงงาน ขนาดเล็ก สวนในเรือ ใชเปนหมอน้ําชวย เชนหมอกลั่นน้ํา เครื่องกวานตาง ๆ เนื่องจากผลิตไอน้ําไดนอ ยและมีกําลังดัน ไอน้ําต่ํา โดยทั่ว ๆ ไปประมาณ 100 - 150 Psi. การออกแบบสรางหมอน้ําชนิดนี้จึงไมสูแข็งแรง มากนัก มีหลายแบบ หลายชนิด แตสวนมากจะเปน แบบหลอดไฟแทบทั้งสิ้น สําหรับแบบหลอดไฟ นั้นอาจแบงออกได 2 ชนิด คือแบบ Vertical exposed tube Boiler ซึ่งเปนแบบที่หลอดไฟยื่นอยู เหนือระดับน้ําในหมอ และแบบ Submerged tube Boiler คือเปนแบบที่หลอดไฟจมอยูใตระดับ
64 น้ํา เตามีลักษณะเปนรูปทรงกระบอก ติดตั้ง ภายในหมอตอนลาง และเปน แบบ Open type คือผนังตอนลาง ไมไดเปนสวนของหมอผนังเตา ดานขางโดยรอบเปนสวนของหมอน้ํา เรียกวา “Water Leg” สวนผนังเตา ดานบน ซึ่งเปนที่ยึดปลายหลอด ดานลาง เรียกวา “Crown Sheet”
ส ว นแผ น เหล็ ก ด า นบนที่ ยึ ด ติ ด กั บ ปลายหลอดด า นบนซึ่ ง เป น ส ว นหนึ่ ง ของห อ งควั น เรี ย กว า “Tube Sheet” โดยทั่วไปผลิตไอ แหงออกมาใชงาน ถาเปนแบบ Exposed tube Boiler จะสามารถ ผลิตไอเผา 2 ครั้ง ไดโดยมี Degree of Superheat 10 ๐ – 15 ๐ F หม อ น้ํ า แบบตั้ ง มี ห ลาย ขนาดเชนเดียวกับแบบอื่น ๆ คือ ตั้งแตขนาดเสนผานศูนยกลาง 2’ 9” หรือประมาณ 3 ฟุตถึง 5 ฟุต สูง ตั้งแต 6’ 6” ถึง 14” ขนาดของ หลอดตั้งแต 2” - 3” จํานวนหลอด ตั้งแต 48 ถึง 110 หลอด มี น้ําหนักตั้งแต 920 ถึง 1,670 ก.ก.
65 หมอน้ําแบบตัง้ ตรงชนิดนี้บางแบบสรางเปนรูปทรงกระบอกกลม 2 ใบ สวมกันคลายแบบ Cornish แตติดตั้งในทางตัง้ คือ ใบในหรือใบเล็กใชเปนเตาและใหแกสรอนเดินผานไปออกปลอง สวนใบใหญหรือใบนอกใชบรรจุน้ําและเปน Steam Space ภายในหมอใบเล็กไดติดตั้งทอทางน้ํา ขนาดใหญ ติดตั้งขวางทางเดินแกสรอนเรียกวา “Galloway tube” เพื่อทําหนาที่ดกั เก็บความรอนจาก แกสรอนที่ผาน จึงมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวาแบบ Crosstube type นับวาเปนหมอน้ําแบบที่นิยมใชกนั แพรหลายมากเพราะสรางงาย มีขนาดตั้งแต 2’ 3” – 6 สูง 5’ 6” – 13’ กําลังดันไอน้ํา 100 Psi มีกําลังตั้งแต 2 - 20 แรงมา สําหรับแบบที่มีแรงมาตั้งแต 2 - 8 แรงมา มีลักษณะเชนเดียวกันแตเปน แบบที่ไมแข็งแรงเพราะไมมี Stay ยึดระหวาง Crown Sheet และ ผนังหมอน้ําดานบน ตามรูป Fig. 132
66
4.10 หมอน้ําเรือ (Scotch Mairne Boiler) คือหมอน้ําแบบหลอดไฟกลับนัน่ เอง แตเปนแบบที่มีเตาอยูภายในหมอและมีตั้งแต 1 – 4 เตา ผนังเตาเปนแผนเหล็กมีลักษณะเปนรูปทรงกระบอกกลม ถาเปนหมอน้ําที่มีขนาดเตาใหญจะทําเปน ลอน ๆ หรือลูกฟูก (Corrugated furnace) เพื่อใหเตาแข็งแรงโดยไมตองใชสะเต โดยทั่วไปเตามี ขนาดเสนผาศูนยกลาง ตั้งแต 42” - 48” หองเผาไหมซึ่งอยูถัดจากเตาเขาไปมีลักษณะเปนหองรูป สี่เหลี่ยมทําดวยแผนเหล็กและมีน้ําลอมรอบอยูอีกดานหนึ่ง (ดานนอก) เนื่องจากผนังหองเผาไหม ดานหลังเปนน้ํา หมอน้ําแบบนี้จึงมีชื่อเรียกอีกแบบหนึง่ วาแบบ “Wet Back Boiler” และเนื่องจาก ผนังหองเผาไหมเปนแผนเหล็กแบบเรียบ จึงตองมีสะเตยึดไว เพื่อความแข็งแรง หมอน้ําแบบหลอดไฟกลับแบบที่เปนที่รูจกั กันและนิยมใชกันโดยทั่ว ๆ ไป มีขนาดเสนผา ศูนยกลาง ตั้งแต 7 - 16 ฟุต ยาว 8 - 11 ฟุต ผลิตไอน้ําได ตั้งแต 1.000 - 15.000 ปอนด/ชม. ดวยกําลังดันไอน้ํา 250 Psi. มีกําลัง 2,000 Bo. - hp. แบบที่ใชกับเรือขนาดใหญมีขนาด 14 - 15 ฟุต บางแบบอาจโตถึง 20 ฟุตก็มี สามารถผลิตไอไดถึง 25,000 ปอนด/ชม. หมอน้ําแบบไฟกลับแบบ ที่ใชกับเรือหรือ แบบ Wet back Boiler นี้ ยังแบงออกไดเปน 2 ชนิด คือ 4.10.1 แบบติดไฟไดดานเดียว (Single ended retrun fire tube Boiler) 4.10.2 แบบติดไฟได 2 ดาน (Double ended return fire tube Boiler) ทั้งสองแบบนี้จะเขาใจไดจากรูปหนาตอไป
67
รูปซายมือเปนรูป หมอน้ําเรือแบบติดไฟ ได ด า นเดี ย ว (Single ended return fire tube Boiler) สวน ในรูป Fig. 121 เปน แบบติดไฟได 2 ดาน เนื่องจากมีเตาทั้ง 2 ดาน
68
บทที่ 5 เครื่องชวยหรือเครือ่ งประกอบภายใน และภายนอกของหมอน้ํา (INTERNAL AND EXTERNAL FITTINGS) คืออุปกรณที่นาํ มาติดตั้งใหกบั หมอน้ําภายหลัง หรือหลังจากที่สรางตัวหมอน้ําเสร็จแลว อุปกรณที่นํามาติดตั้งดังกลาวจะชวยทําใหหมอน้ําทํางานมีประสิทธิภาพดีขึ้น ปลอดภัยขึน้ และ ทํางานไดผลสมบูรณโดยไมเปนอันตรายหรือตองหยุดการทํางาน อุปกรณที่สําคัญเหลานี้ไดแก
5.1 ทอไอแหง (Dry pipe) เปนทอขนาดใหญ ติดตั้งอยูใ นสวนทีเ่ ปนไอของหมอน้าํ (Steam space) โดยวางตาม แนวนอนเกือบชิดสวนบน ตอนสวนบนของทอเจาะรูเล็ก ๆ ไวจํานวนมาก สวนตอนลางรูโตกวา มี หนาที่ปองกันไมใหละอองน้ําปนไปกับไอน้ําที่เปดออกไปใชนอกหมอ ทอไอแหงนี้มีทอทางตอกับ กอกปด – เปดไอนอกหมอ เพื่อเปดไอน้ําออกไปใชงาน
5.2 หมอดักน้ํา (Steam Traps) เปนอุปกรณทที่ ําหนาที่ดกั เก็บน้ํา ทีเ่ กิดจากการกลัน่ ตัวของไอน้ําจากหมอแยกน้ํา (Steam separator) ในทอทางไอจากลิ้นปด – เปดไอของหมอน้ํา แลวสงกลับไปยังถังน้ําเลี้ยง แตจะ ไมยอมใหไอน้ํารั่วไหลผานออกหรือผานไดก็นอยที่สุด เปนการปองกันไมใหละอองน้ําปนไปกับไอ น้ํา ซึ่งจะทําใหเกิดเปนไอเปยกอันจะกอใหเกิดการเสียหายหลายประการ ตามที่กลาวไวแลวในเรื่อง การเกิดไอน้ํา หมอดักน้ําโดยปกติจะติดตั้งรวมกับหมอแยกน้ํา โดยติดตั้งอยูในตําแหนงที่ต่ําที่สุด เพื่อใหน้ําจากหมอแยกน้ําไหลผานออกไปไดสะดวก น้ําจากหมอดักน้ํานี้จะไหลออกไปยังถังน้าํ เลี้ยง ไดโดยอัตโนมัติ มีหลายแบบคือ มีทั้งแบบอาการกลและแบบใชความรอน ตามรูป Fig. 5 – 25 เปน แบบลูกลอยหรือแบบอาการกล ทํางานคลายกับลูกลอยของโถชักโครกคือ เมื่อลูกลอยสูงขึ้นเนื่องจาก ระดับน้ําสูงขึน้ ลิ้นก็จะเปดใหน้ําออก เมือ่ ลูกลอยลดต่ําลงลิ้นก็ปดน้ําจึงรั่วไหลผานออกไปไมได อีกแบบหนึ่งเปนแบบใชความรอน คือ ปด – เปด โดยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (Thermostatic steam trap) ตัวลูกลอยมีลกั ษณะคลายหีบเพลงชักหรือคลายกับเทอรโมสตัดในระบบ ระบายความรอนของรถยนต ภายในลูกลอยบรรจุของเหลวที่ขยายตัวและยุบตัวไดงา ย เมื่อมีน้ําเขามา ในหมอดักน้ํา ลูกลอยจะหดตัวและทําใหลนิ้ เปดใหน้ําไหลออก เมื่อน้ําไหลออกไปจนหมด ไอน้ําก็
69 จะไหลผานเขามาแทนที่ ของเหลวในลูกลอยก็จะขยายตัวพาใหลูกลอยขยายตัวออกและทําใหลนิ้ ปด เปนการปองกันไมใหไอน้ํารัว่ ไหลผานออกไปไดหรือไดนอยที่สุดตามที่กลาวแลว
Fig. 5 – 25 Mechaincal Steam Trap
Thermostatic Trap
5.3 หมอแยกน้ํา (Steam Saparator) หรือเรียกวา “Steam Purifier” เปนอุปกรณที่ทําหนาทีแ่ ยกละอองน้ําออกจากไอน้ํา ใน ทอทางไอที่สงมาจากลิ้น ปด – เปดไอ เพื่อปองกันไมใหเปนไอเปยกหมอแยกน้ํา หมอแยกน้ํามีหลายแบบแตทุกแบบก็มีหลักการ ทํางานเชนเดียวกัน คือ ใหไอน้ําวิ่งปะทะแผนกั้น หรือสิ่งกีดขวางทางเดินของไอน้ํา ละอองน้ําที่ติดมา กับไอน้ําก็จะเกาะติดกับแผนกั้น และรวมตัวกันเปน น้ําตกคางอยูภ ายในหมอแยกน้ํา จากนี้จะถูกสงตอไป เขาหมอดักน้ําตอไป สําหรับหมอน้ําขนาดใหญ ตัว หมอแยกน้ําจะติดตั้งไวที่ทางออกของไอน้าํ ซึ่งจะอยู ภายนอกภายในหมอน้ําก็ได หมอแยกน้ําแบงออกได เปน 2 ประเภท คือ แบบใชแรงเหวีย่ ง (Centrifugal type) และแบบแผนกั้น (Baffle plate)
70
71 5.4 ลิ้นไอใหญ (Main Steam stop valve) ติดตั้งอยูบนหลังหมอน้ําหรือที่ทอทางออก (Outlet) ของหมอน้ํา มีหนาที่สําหรับตัดตอ ไอจากหมอน้ํากับทอไอใหญและจะเปดไอน้ําไปใชกับเครื่องจักรใหญ บางชนิดสรางใหมีทอทางแยก ออก 2 ทาง เพื่อตอรวมกับทอไอใหญของหมอน้ําใบอืน่ 5.5 ลิ้นไอชวย (Auxiliary Steam stop valve) มีลักษณะเชนเดียวกับลิ้นไอใหญ แตมีขนาดเล็กกวา และมีทอทางตอมาจากลิ้นไอใหญ มีหนาที่สําหรับเปดไอน้ําออกไป ใชกับเครื่องจักรชวยตาง ๆ เชน เครื่องสูบน้ํา, สูบน้ํามัน, สูบลม, พัดลม เครื่องกําเนิดไฟฟา ฯลฯ เปนตน
5.6 ลิ้นน้ําเลี้ยง (Feed Check valve) ติดตั้งอยูดานขางหมอน้ํามีหนาที่เปดน้ําเขาหมอน้ํา เพื่อชดเชยน้ําที่สูญเสียไป เนื่องจาก กลายเปนไอและถูกนําไปใชงาน นอกจากนีย้ ังชวยปองกันไมใหนา้ํ ในหมอไหลออกนอกหมอเมื่อ กําลังดันน้ําเลีย้ งต่ํากวาน้ําในหมอ ที่ทํางานได 2 หนาที่เนื่องจาก ลิ้นน้าํ เลี้ยงประกอบดวยลิน้ ปด - เปด น้ําและลิ้นกันกลับอยูในเรือนเดียวกัน (Stop valve & Check valve) หมอน้ําสวนมากประกอบดวยลิ้นน้ําเลี้ยง 2 ตัว แตละตัวมีระบบน้ําเลี้ยงของตัวเอง แต ไมไดทํางานพรอมกัน คือ :6.1 ลิ้นน้ําเลี้ยงใหญ (Main feed check valve) เปนลิ้นขนาดใหญ ใชสําหรับเปดน้ําเขา เมื่อเครื่องจักรใหญทํางานหรือขณะเรือแลน จึงมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา “ลิ้นน้ําเลี้ยงเรือเดิน” 6.2 ลิ้นน้ําเลี้ยงเล็ก (Donkey feed check valve) มีลักษณะเชนเดียวกันแตขนาดเล็กกวา สําหรับเปดน้ําเขาหมอขณะที่เครื่องจักรใหญหยุดทํางานหรือขณะเรือจอด จึงมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา “ลิ้นน้ําเลี้ยงเรือจอด”
5.7 เครื่องปรับระดับน้ําเลี้ยงอัตโนมัติ (Automatic feed water regulator) ตั้งอยูบริเวณฝาหนาของหมอพักไอ มีหนาที่สําหรับปรับแตงระดับน้ําในหมอน้ําใหอยู ในระดับทีใ่ ชการตลอดเวลาที่ใชงานหมอน้ํา สวนมากนิยมใชกับหมอน้ําขนาดใหญหรือหมอน้ําที่มี การผลิตไอน้ําสูงและมีการเปลี่ยนแปลงภาระอยูเสมอ ซึ่งจะควบคุมระดับน้ําดวยมือแบบหมอน้ําแบบ เกา ๆ อีกไมได เพราะมีโอกาสผิดพลาดไดงาย เครื่องปรับระดับน้ําเลี้ยงอัตโนมัติมีหลายแบบ แตละ แบบจะทํางานโดยสงอาการไปปด – เปดลิ้นในทอทางน้ําเลี้ยง การปด – เปดของลิ้นในทอทางน้ํา เลี้ยงนี้จะทําใหเกิดแรงดันลดลงหรือเพิ่มขึน้ ในทอทาง ซึ่งมีผลไปเปลี่ยนแปลงความเร็วของสูบน้ํา เลี้ยง ใหสงน้ําเลี้ยงเขาหมอมากนอยไดตามตองการคือ :7.1 แบบลูกลอย (Float type Regulator) เปนแบบงาย ๆ การทํางานคลายกับลูกลอย ในโถชักโครก ถือถาระดับน้ําต่ําลูกลอยก็จะลดต่ําลงดวยขณะเดียวกันก็จะเปดใหนา้ํ ไหลเขามากขึ้น (ดูรูป a)
72 7.2 โดยการขยายตัวของของเหลว (Thermohydraulic or Generator diaphragm type or Vapor - Pressure - Operated) ของเหลวที่ใชเปนน้ําบรรจุไวในหลอดและติดตั้งไวในระดับเดียวกับ ระดับน้ําในหมอพักไอโดยรอบหลอดนี้ทาํ เปนครีบไวโดยรอบเพื่อระบายความรอน ปลายดานหนึ่ง ของหลอดนี้มที อทางเล็ก ๆ ตอไปยังแผนไดอะแฟรมและลิ้นปด – เปดน้ํา ภายในหลอดนี้มีทอทาง ขนาดเล็กสวมอยูภายใน โดยมีปลายทั้งสองตอกับสวนที่เปนไอและน้ําของหมอพักไอ ความรอนจาก น้ําและไอน้ําจะสงผานใหกบั น้ําในหลอดของเหลวและระบายออกทางครีบระบายความรอน เมื่อ ระดับในหมอน้ําลดลง ระดับน้ําในหลอดเล็กที่สอดอยูในหลอดของเหลวจะลดลงดวย และมีไอน้ํา มากกวาน้ําความรอนจากไอน้ําจะถายเทความรอนใหกบั น้ําในหลอดของเหลว (หลอดใหญหรือ หลอดนอก) ไดมากขึ้นกวาเดิม น้ําในหลอดของเหลวจึงขยายตัวและมีกําลังดันสูงขึ้น ซึ่งจะสงอาการ ไปเปดลิ้นใหน้ําเขาหมอมากขึ้นได (ดูรูป b) 7.3 โดยการขยายตัวของทอเหล็ก (Thermostatic Expansion – tube type) แบบนี้คลาย กับแบบ Thermohydraulic แตทํางานโดยอาศัยการยืดหดตัวของทอเหล็กยาว ทอเหล็กนี้มีทอทางตอ กับไอน้ําและน้ําในหมอพักไอ โดยติดตัง้ อยูในระดับเดียวกับระดับน้ําของหมอน้าํ เมื่อระดับน้ําใน หมอลดลง ระดับน้ําในทอเหล็กจะลดลงดวย ทอเหล็กจะมีอณ ุ หภูมิสูงขึ้นและขยายตัวยาวออกไป การขยายตัวของทอเหล็กนี้จะสงอาการตอไปเปดลิ้นใหน้ําเขาหมอน้ํามากขึ้น (ดูรูป c)
73
Vapor – pressure – operated automatic feed – water regulator. (b)
5.8 กอกถายน้ําหรือกอกเปาน้ํา (Blow off Cock) เปนกอกน้ําสําหรับถายหรือนําเอาสิ่งสกปรกตาง ๆ ภายในหมอน้ําออกทิง้ มี 2 อยาง คือ :8.1 กอกถายหนาน้ํา (Surface blow off cock) กอกนี้มีทอทางตอกับถาดรองรับสิ่ง สกปรก (Scum pan) ซึ่งลอยอยูที่ระดับน้ําหรือต่ํากวาเล็กนอย ทําหนาที่เปดเพื่อนําสิ่งสกปรกตาง ๆ ที่อยูที่ผิวหนาน้ําออก เชน น้ํามัน, ฟอง และอื่น ๆ กอกนี้บางทีเรียกวา “กอกโบลฟอง” 8.2 กอกโบลกนหมอ (Bottom blow off cock) ติดตั้งอยูตอนลางสุดภายในหมอ น้ํา มีหนาที่เปดเพื่อนําเอาสิ่งสกปรกและสิง่ ตกตะกอนตาง ๆ ออกทิ้ง หมายเหตุ การเปดกอกโบลฟองและกอกโบลกนหมอ จะตองเปดกอกอีกตัวหนึ่ง หมายเลข 4 ที่ตอรวมอยูกับกอกทั้งสองเพือ่ นําเอาสิ่งสกปรกออกนอกเรือ
74
5.9 กอกระบายน้ํา (Drain cock) ติดตั้งอยูตอนลางสุดของหมอน้ํา มีหนาทีส่ ําหรับถายหรือระบายน้ําในหมอออกทิ้ง เพื่อ ทําความสะอาด, เปลี่ยนน้ําใหม, ทําการตรวจซอมและเลิกใชหมอน้ําเปนเวลานาน ๆ
5.10 กอกอากาศ (Air cock) ติดตั้งอยูตอนบนสุดของหมอน้ํา มีหนาทีเ่ ปดเพื่อระบายอากาศหรือแกสตาง ๆ ออกเมื่อ เริ่มติดไฟหมอน้ํา และปดเมือ่ แกสและอากาศออกหมดแลว นอกจากนี้ยังชวยในการถายน้ําออกจาก หมอ โดยเปดกอกอากาศนี้ออกขณะถายน้าํ
5.11 กอกซาลิโนมิเตอร (Salinometer cock) ติดตั้งอยูบริเวณดานหนาหรือดานขางหมอน้ํา มีหนาที่สําหรับเปดน้ําในหมอออกมาทํา การตรวจ เชน ตรวจกรด, ดาง, เกลือ, และความเขมขนของน้ํา
5.12 หลอดแกววัดระดับน้ํา (Water Level gage or Water gage) มีลักษณะเปนแทงหรือหลอดแกวยาวประกอบอยูทางดานหนาหมอน้ําหรือที่เห็นไดงา ย ปลายดานบนติดตั้งอยูในสวนที่เปนไอของหมอน้ํา สวนปลายลางอยูในสวนที่เปนน้าํ หลอดแกวนี้จะ ติดตั้งในแนวตรงหรือเอียงก็ไดเพื่อใหเห็นไดงายขึ้น มีหนาที่สําหรับวัดหรือบอกระดับน้ําภายในหมอ โดยดูจากระดับน้ําในหลอดแกว ปกติระดับน้ําจะอยูในระดับ ½ หรือ ¾ ของหลอดแกว หรือจะ มีเข็มหรือสีทาชี้บอกไวอกี ทีหนึ่ง หลอดแกววัดระดับน้ําไมไดตอกับหมอน้ําโดยตรง แตมักจะติดตั้ง ไวที่ทอทางน้ําขนาดใหญ เรียกวา “Steady pipe หรือ Stand pipe หรือ Water column” ซึ่งทอทาง
75 นี้จะมีทอทางตอกับหมอน้ําโดยตรง ทําใหการกระเพื่อมของน้ําลดนอยลง และอานระดับน้ําใน หลอดแกวไดแนนอนขึน้ ที่หลอดแกวมีกอกปด – เปด 3 ตัว ตัวบนสําหรับเปดไอเขาหลอด เรียกวา “กอกไอ” ตัวลางเปดน้ําเขาหลอด เรียกวา “กอกน้ํา” สวนตัวลางสุด สําหรับเปดน้ําในหลอดแกวออกทิ้งเพื่อใช ตรวจสอบวาทางน้ําและทางไอที่เขาหลอดแลวไมอุดตัน
5.13 กอกทดลอง (Test cock or Gage cock) เปนกอกน้ําขนาดเล็ก ประกอบหรือติดตัง้ อยูที่ตัวหมอหรือที่ Water column มี 3 ตัว (บางชนิดมี 2 ตัว) ติดตั้งอยูใ นสวนทีเ่ ปนไอ 1 ตัว สูงกวาระดับน้ําเล็กนอย ตัวกลางอยูที่แนวระดับ น้ําที่ใชงานตามปกติ สวนตัวลางอยูต่ํากวาระดับน้ําในระดับที่ต่ําทีส่ ุดที่ยอมใหได ถาระดับน้ําใน หมอต่ํากวาระดับนี้จะเกิดอันตรายแกหมอน้ําไดงาย แตอยางไรก็ตาม ตําแหนงของกอกตัวลางสุดนี้ จะอยูสูงกวาผนังหองเผาไหมดานบนประมาณ 4 นิ้ว
Water Column on hrt boiler. กอกทดลองมีประโยชนสําหรับชวยตรวจสอบระดับน้ําในหมอน้ําแทนหลอดแกววัด ระดับน้ํา ในกรณีที่หลอดแกววัดระดับน้ําแตกหรือชํารุด ดังนั้นจึงมีชอื่ เรียกอีกอยางหนึ่งวา “กอกตา บอด” (Blind cock)
76
5.14 เครื่องกวนน้ํา (Hydrokineter) ติดตั้งอยูภ ายในตอนลางหมอน้ํา มีลักษณะเปนกรวย 3 ชั้น วางซอนกันโดยมีทอทาง ตอกับทอทางไอน้ําจากหมอใบอื่นหรือหมอชวย (Donkey Boiler) และมีลิ้นปดเปดดวยมือซึ่งเปนลิ้น แบบ Stop valve & check valve มีหนาที่ทําใหน้ําในหมอเกิดการไหลวนเวียน ซึ่งจะทําใหน้ําเดือด กลายเปนไอไดเร็ว ใชในกรณีเริ่มติดไฟหมอน้ําและตองการเรงไอ เมือ่ น้ําในหมอเกิดมีกําลังดันไอสูง เทาหรือสูงกวาไอน้ําที่ใชในเครื่องกวนน้ํา ลิ้นปด – เปด ก็จะปดไดเองดวย Check valve เครื่องกวนน้ํามีประโยชนมากและนิยมใชในหมอน้ําเรือ
Weir’s Hydrokineter
5.15 เครื่องวัดกําลังดันไอน้ํา (Steam Pressure gage) ติดตั้งอยูทางดานหนาตอนบนของหมอน้ําหรือสวนที่เปนไอน้ํา ลักษณะคลายหนาปทม นาฬิกา ใชสําหรับวัดหรือบอกกําลังดันของไอน้ําภายในหมอขณะใชงาน ภายในเครื่องวัดเปนหลอด โลหะทําดวยทองแดงหรือเหล็กดัดเปนรูปครึ่ง วงกลมคลายฝกมะขามหรือรูปตัว C เรียกวา “ฝก มะขาม” (Bourdon tube) พื้นที่หนาตัดของหลอด เปนรูปไข (Oval) ปลายหลอดดานหนึง่ ตันตอกับ เฟองของเข็มวัด และจะเคลื่อนที่ไดอิสระ สวน ปลายอีกดานหนึ่งตอเขากับทอทางไอหมอน้ํา และ ยึดติดแนนอยูก ับเรือนเครื่องวัด(อยูนิ่ง) เมื่อไอน้ําที่ มีกําลังจากหมอน้ําผานเขาในหลอด หลอดนี้ก็จะ เหยียดหรือกางออก จะเหยียดออกมากนอยขึ้นอยูก ับ กําลังดัน อาการนี้จะถูกถายทอดตอไปยังเข็ม เครื่องวัดกําลังดันอีกทีหนึ่งคาที่อานไดบนเครื่องวัด กําลังดันไอน้ําชนิดนี้ จะบอกเปนปอนด/ตารางนิ้ว (1b./1n.2 หรือ psi.) หรือกิโลกรัม/ตารางเซ็นติเมตร (kg/cm.2)
77 ไอน้ําที่มีอุณหภูมิ และกําลังดันสูงที่ เขาไปดันภายใน หลอด Bourdon นาน ๆ จะทําให ความเที่ยงตรงลด นอยลง จึงไดใช น้ําแทน โดยใช หลอดโลหะดัดเปน รูปตัว U หรือ วงกลม เพื่อใชกัก เก็บน้ํา เรียกวา Typers of siphons “Water Siphon” ติดตั้งอยูระหวางหมอน้ําและเครื่องวัดกําลังดัน และมีกอกปดเปดอยูตอนลาง เมื่อเปดกอกนีไ้ อน้ําจาก หมอก็จะดันใหน้ําใน Water Siphon เขาไปในหลอด Bourdon แทน กอกนี้จะปดเมื่อจําเปน สําหรับตัวเครือ่ งวัดกําลังดันจะตองไดรับการระบายความรอนใหรอนใหเย็นพอในขณะใชงาน
5.16 เครื่องวัดกําลังดันแบบไดอะแฟรม (Diaphragm Gage) เปนเครื่องวัดกําลังดันอีกแบบหนึ่งใช สําหรับวัดกําลังดันอากาศในเตาหมอน้ํา หรือปลองไฟ เพราะสามารถวัดกําลังดัน ไดละเอียดหรือมีความไวมาก ถึงแมจะมี ดันแตกตางกันเพียงเล็กนอย ภายความใน ของเครื่องวัดแบบนี้เปนแผนไดอะแฟรม ซึ่งตอติดกับเข็มเครื่องวัด ดานหนึง่ ของ แผนไดอะแฟรมมีทอทางตอกับสวนที่จะ วัด อีกดานหนึง่ มีทอทางตอกับบรรยากาศ
78
5.17 แมโนมิเตอร (Manometer or Draft gage) เปนเครื่องวัดกําลังดัน ที่ใชสําหรับวัดกําลังดันที่มกี ําลัง ดันต่ําซึ่งสามารถวัดไดละเอียด และแนนอนดีมากใชสําหรับวัด ความแตกตางของกําลังดัน ระหวางภายในและภายนอกของ เตาและปลองไฟ ลักษณะของ เครื่องวัดเปนหลอดแกวรูปตัว U ภายในบรรจุของเหลว เชน น้ํา, น้ํามัน หรือปรอท ปลายดาน หนึ่งตอเขากับสวนที่ตองการวัด สวนปลายอีกดานหนึง่ ติดตอกับ บรรยากาศ การวัดกําลังจะวัดจากความแตกตางของระดับของเหลวในหลอดแกว คือ ถากําลังดัน ภายในของสวนที่ตองการวัดสูงกวาบรรยากาศ ของเหลวภายในหลอดดานทีว่ ัดจะต่ําลง สวน ทางดานบรรยากาศจะสูงขึ้น และถาดานที่ตองการวัดมีกําลังดันต่ํากวาบรรยากาศหรือเปนสุญญากาศ ของเหลวดานนี้ก็จะสูงขึ้น สวนดานบรรยากาศจะต่ําลง ความแตกตางของระดับของเหลวใน หลอดแกวทั้งสองดานซึ่งสวนมากบอกเปนนิ้วโดยมีเสกลขีดบอกไวบนหลอดแกว สามารถนํามา คํานวณเปนกําลังดันได คือ เปน ปอนด/ตร.นิ้ว โดยเอา ความสูงระหวางระดับของของเหลวทั้งสอง ดาน คูณดวยน้ําหนักของของเหลว เปน ปอนด/ลบ.นิว้ ก็จะเปนความแตกตางของกําลังดันของทั้ง สองดาน เปน ปอนด/ตร.นิ้ว 5.18 เครื่องบันทึกกําลังดัน (Diaparagm and Recording gage or Graphic Recording gage) เปนเครื่องวัดกําลังดันแบบไดอะแฟรม ที่ใชวัดกําลังไอน้ําในหมอ นอกจากใชวดั กําลัง ดันไอน้ําในหมอแลว ยังสามารถบันทึกกําลังดันลงในแผนกราฟตลอดเวลาที่ใชการ ซึ่งจะสามารถ ทราบการเปลี่ยนแปลงกําลังดันภายในหมออยูตลอดเวลาที่ใชงาน โดยบันทึกลงเปนเสนบนแผนกราฟ ลักษณะโดยทั่วไปก็คลายกับ เครื่องวัดกําลังดันไอน้ําโดยทั่วไป แตกลไกที่วดั กําลังดันจะสงตอไป ยังเข็มชี้ซึ่งเปนปากกา เข็มชี้ที่เปนปากกานี้จะขีดหรือบันทึกกําลังดัน ลงในแผนกราฟบนหนาปทม ซึ่งสามารถหมุนหรือเคลื่อนที่ไปได ครบรอบภายในเวลา 24 ชั่วโมง หรือในชวงเวลาหนึง่ เครื่องวัด กําลังดันแบบ Graphic Record สมัยใหมเปนแบบไฟฟา
79
5.19 ลิ้นนิรภัยหรือลิ้นปองกันอันตราย (Steam Safety Valve) ติดตั้งอยูภ ายนอกตอนบนสุดหรือสวนที่เปนไอของหมอน้ําหรือที่ Steam dome มี หนาที่ปองกันไมใหหมอน้ําระเบิดแตกเมือ่ กําลังดันสูงเกินกําหนดที่ตงั้ ไว คือเมื่อกําลังดันไอน้ําใน หมอสูงเกินกวาที่กําหนดที่ตงั้ ไว ลิ้นนีก้ ็จะทําหนาทีเ่ ปดใหไอน้ําในหมอออกทิ้ง จนกระทั่งกําลังดัน ไอลดนอยลงเทากับเกณฑใชงาน ลิ้นก็จะปดตามเดิม นอกจากจะเปดไดเองดวยกําลังดันไอน้ําแลว ยังสามารถเปดไดดว ยมือ หมอน้ําแตละใบจะตองมี Safety valve อยางนอย 1 ตัวเสมอ ถาเปน หมอน้ําขนาดใหญ หรือมีพนื้ ผิวเผารอนมากกวา 500 ตร.ฟุต อาจมีถึง 2 ตัวหรือมากกวาก็ได ทัง้ นี้ เพื่อจะไดเปดไอน้ําออกจากหมอไดเร็วขึ้น ลิ้นปองกันอันตรายแบงออกได 3 ชนิด คือ 5.19.1 แบบน้ําหนักกดหลังลิ้น (Dead Weight Safety Valve) เปนแบบเกาสวนมากใช ในโรงงานอุตสาหกรรมบนบกแบบเกา แตในปจจุบันไมนิยมใช น้าํ หนักทีใ่ ชกดหลังลิ้นจะมากนอย เทาไรนั้น คํานวณจาก พ.ท.หนาตัดของลิ้นดานที่สัมผัสกับไอน้ําและกําลังดันไอน้าํ ใชการ เชน ถาตองการใหหมอน้ํามีกําลังดันใชการ 100 psi. ลิ้นมี พ.ท. หนาทีห่ นาตัด 3 ตร. นิ้ว แรงที่ไอน้ํากระทําตอหนาลิน้ = 100 x 3 = 300 ปอนด / ตร.นิ้ว ∴ ตองใช น.น. กดหลังลิ้น 300 ปอนด ตัวอยาง หมอน้ําใบหนึง่ ใช Safety valve ที่มีเสนผาศูนยกลางหนาลิ้น 4 นิ้ว โดยทีห่ มอน้ํา มีกําลังดันใชการ 150 psi. จะตองใชน้ําหนักกดหลังลิน้ กี่ปอนด 2 3.1416 x 16 D π พ.ท. หนาตัดของลิ้น = 4 = = 12.56 4 แรงที่ไอน้ํากระทําตอหนาลิน้ = 12.56 x 150 = 1,884 ปอนด ∴ ตองใช น.น. กดหลังลิ้น = 1,884 ปอนด Ans. 5.19.2 แบบคานชั่ง (Lever Sefety Valve) เปนแบบที่ใชงายและสะดวกกวาแบบแรก เพราะไมตองเพิ่มหรือลดน้ําหนัก เมื่อตองการเปลี่ยนแปลงกําลังดันใชการหมอน้ํา เพียงแตเลื่อน น้ําหนักถวงเขาหรือออกจากตัวลิ้น ก็จะสามารถเปลี่ยนแปลงแรงกด หรือน้ําหนักที่กดลงที่ลนิ้ ได เชนเดียวกับเครื่องชั่งน้ําหนักแบบคานชั่ง สวนจะเลือ่ นเขาออกนอยเทาไรนัน้ คํานวณไดโดยใชหลัก ของคาน สวนมากใชกับหมอน้ําที่มีกําลังดันไอน้ําต่ํา ๆ (ดูรูปบนหนาตอไป) WxL = Fx1 F = แรงที่ไอน้ํากระทําตอลิ้น 5.19.3 แบบสปริงกดหลังลิ้น (Spring Loaded Safety Valve) เปนแบบที่นิยมใชมาก ที่สุด โดยเฉพาะในเรือซึ่งตองโคลงไปมาอยูตลอดเวลา เพราะสามารถทํางานไดผลแนนอน, มีขนาด เล็กกะทัดรัด ปรับแตงกําลังดันไดสะดวกโดยใชสปริงขนาดใหญเปนตัวกดลิ้นแทนน้ําหนักสําหรับ
80 คันยก (Lever) มีไวสําหรับเปดใหไอออกดวยมือเพือ่ ลดกําลังดันไอน้ําในหมอ หรือเมื่อเกิดการ ขัดของ (ดูรูปลางซาย)
5.20 ลิ้นปองกันอันตรายเมื่อกําลังดันสูงและระดับน้ําต่ํา (High pressure and Low water safety valve) เปนลิ้นปองกันอันตรายอีกชนิดหนึง่ มีหนาที่เชนเดียวกับแบบอืน่ ๆ คือเปดไอน้ําใน หมอออกทิ้งเมือ่ กําลังดันสูงเกินกําหนด นอกจากจะมีหนาที่ดังกลาวนีแ้ ลวยังทําหนาที่ปองกันอันตราย
81 เนื่องจากระดับน้ําในหมอต่าํ กวากําหนดอีกดวย โดยจะทําหนาที่เปดไอน้ําออกเพื่อเปนการเตือน เชนเดียวกัน เปนแบบที่นยิ มใชกับหมอน้ําแบบ Cornish และ Lancashire หรือหมอน้ําแบบ หลอดน้ําขนาดเล็กบนบก
5.21 หมุดอันตราย (Fusible plug) ทําหนาที่คลายกับลิ้นปองกันอันตราย คือ ปองกันอันตรายอันเกิดจากระดับน้ําในหมอ มีระดับต่ําลงจนถึงจุดอันตรายที่จะทําใหพนื้ ผิวเผารอนของหมอน้ํา เชน หองเผาไหม, ผนังเตารอน จัดจนยุบตัว ซึ่งจะทําใหหมอน้ําระเบิดแตกขึ้นได โดยปกติพนื้ ผิวเผารอนของหมอน้ําจะตองมีน้ํา ลอมรอบเพื่อถายความรอนออกจากพืน้ ผิวเผารอนอยูตลอดเวลา เมื่อระดับน้ําต่ําลงจนถึงจุดดังกลาว พื้นผิวเผารอนจะไดรับความรอนสูงมากและถายเทความรอนออกไมไดหรือไมทัน จึงออนตัวลง กําลังดันของไอน้ําในหมอจะดันใหผนังเผาหรือหองเผาไหมยุบตัวลงได หมุดอันตรายทําดวยทองเหลืองรูปเรียว และทําเปนเกลียวเพื่อยึดติดแนนกับพืน้ ผิวเผา รอน ตรงกลางของหมุดทําเปนรูโดยตลอดและทําเปนรูรูปเรียวเชนเดียวกัน แลวบรรจุไวดว ยโลหะ ผสมซึ่งมีดีบุกอยู 99 % จุดหลอมละลายของโลหะผสมนี้จะตองสูงกวาอุณหภูมิของไอน้ํา แตตา่ํ กวา แกสรอนในเตา (โลหะผสมมีจุดหลอมละลาย 445 – 450๐ F) ประกอบหรือติดตั้งอยูที่พื้นผิวเผารอน สวนที่สูงที่สุดหรือใกลระดับน้ําในหมอ เชน ผนังหองเผาไหมดานบน, ฝาหลังของหมอน้ําแบบ หลอดไฟกลับตอนบน หรือตําแหนงที่สูงกวาหลอดไฟไมนอยกวา 1 นิ้ว ดังนัน้ ดานหนึง่ ของหมุด อันตรายจะสัมผัสอยูกับน้ําในหมอ อีกดานหนึ่งสัมผัสแกสรอน แตไมอาจทําใหดีบกุ ในหมุดละลาย ไดเพราะไมถึงจุดละลายเนื่องจากถายเทความรอนออกใหกับน้ํา อุณหภูมิจึงไมถึงจุดหลอมละลาย แตเมื่อระดับน้าํ ต่ําลงกวาตําแหนงของหมุด ตัวหมุดจะอยูส ูงกวาระดับน้าํ จึงไดรับความรอนจากแกส รอนเต็มที่ และจะถายเทความรอนใหแกน้ําก็ไมได ดีบุกในหมุดอันตรายก็จะหลอมละลายปลอยให ไอน้ําพนออกทางหมุดเขาไปในเตา เพือ่ ลดกําลังดันไอน้ําลงและยังทําใหไฟในเตาดับ จึงเปนการ ปองกันไมใหหมอน้ําระเบิดแตกได
Fig. 22.37 Fusible plugs
82
5.22 เครื่องเปาเขมา (Soot Blowers) มีลักษณะเปนทอเหล็กทําดวยโลหะผสมพิเศษ (Special alloys) ที่ทนอุณหภูมิไดสูง ติดตั้งอยูภ ายในเตาใกลกับหมูหลอดน้ํา โดยแทรกอยูระหวางแถวของหมูหลอดน้ํา ที่แปบเจาะรูไว โดยรอบเปนระยะ ๆ เพื่อใหไอน้ําที่มีกําลังสูงที่ปลอยเขาไปในทอนีพ้ นออกจากรูที่เจาะไว (Nozzle) ดวยความเร็วสูงและจะเปาเขมาที่เกาะตามผิวหมูหลอดน้ําหรือสวนอืน่ ๆ ใหหลุดออก ในขณะที่ทํา การเปาเขมาจะตองเปดพัดลมใหแรงขึ้นเพือ่ ไลเขมาที่หลุดออกทางปลองไฟ หมอน้ําใบหนึ่ง ๆ จะมี เครื่องเปาหลายอัน การเปาเขมาจะกระทํามากนอยตามการใชงาน หรือตามคูมือที่กําหนดไว ถาเปน เรือขณะเดินทางเปาวันละ 2 ครั้ง หางกันครั้งละ 12 ชม. เรือจอดวันละครั้ง ถางานหนัก (Over load) จะเปาบอยครั้งขึ้นและจะตองเปาทุกครั้งที่เลิกใช เครื่องเปามี 2 แบบ คือ :5.22.1 แบบมาตรฐาน (Standard type) แบบนี้ตัวแปบเปาเขมายื่นเขาไปอยูภายในเตา ตลอดเวลา ถึงแมวาจะไมไดใชงานก็ตาม และเปนแบบที่สามารถหมุนไดรอบตัว คือ 360 องศา ตัว แปบเปาเขมาติดตั้งในแนวนอนสวนมากใชเปาหลอดน้าํ
Standard type 5.22.2 แบบยืดหดได (Retractable type) คลายแบบแรกแตขณะทีไ่ มไดใชงาน ตัว แปบเปาเขมาจะหดเขามาอยูภ ายในชองวางระหวางเปลือก หมอน้ํา ซึ่งหมุนใหเขาออกไดดว ยพวงมือ ถาเปนหมอน้ํา แบบหลอดไฟตามรูปลาง ก็จะถูกเลื่อนถอยหลังเขามาเก็บ ไวในชองวาง (Recess in Wall) ของผนังเตาซึ่งเปนอิฐ ทนไฟ ตัวแปบเปาเขมาเปนทอสั้นติดตั้งไวในทางตัง้ แต หมุนสายไปมาได ½ รอบ หรือ 180 องศา โดยคัน บังคับ (Handle) จากภายนอก
83
บทที่ 6 อุปกรณที่เกี่ยวกับเรื่องเผาไหม อุปกรณตาง ๆ ที่เกี่ยวกับการเผาไหมหรือมีสวนทําใหเชื้อเพลิงในเตาเกิดการเผาไหม และ ทําใหเกิดการเผาไหมขึ้นไดอยางหมดจด ที่จะกลาวในบทนี้ไดแก 1. วัสดุทนไฟ (Refractory Materials) 2. เครื่องอุนอากาศ (Air Preheater) 3. กระแสลมเรง (Draught or Draft) 4. เครื่องบดและเครื่องปอนเชื้อเพลิง (Pulverizer and Stokers) 5. หัวพนน้ํามัน (Fuel oil Burner)
6.1 วัสดุทนไฟ (Refractory Materials) วัสดุทนไฟ หมายถึงวัสดุที่สามารถนําไปใชงานที่มีความรอนสูงได หรือทนความรอนได ณ ที่ ๆ มีอุณหภูมิสูง โดยไมหลอมละลาย, ไมออนตัวหรือเยิ้ม และแตกหัก ฯลฯ วัสดุทนไฟสําคัญ ที่จะกลาวในบทนี้ เปนวัสดุทนไฟที่อยูใ นสภาพของอิฐ สวนมากใชในงานอุตสาหกรรมตาง ๆ ที่ใช ความรอน เชน เตาถลุงโลหะ, เตาหลอม, เตาอบ, เตาหมอน้ํา, ใชทําทอทางเดินของแกสรอน, ทําปลอง, ตลอดจนใชกรุภายในเตา ฯลฯ เปนตน นอกจากจะใชวัสดุทนไฟเพื่อทนความรอนได ดังกลาวแลว ยังใชปองกันไมใหโลหะและขี้ตะกรันกัดอิฐที่ใชทําเตาดวย วัสดุทนไฟที่นํามาใชกบั เตา ไดดีจะตองมีคณ ุ สมบัติที่สําคัญ ๆ ดังนี้คือ.1. ทนความรอนที่อุณหภูมิสงู ๆ ไดโดยไมเปลี่ยนสภาพ คือเยิ้มหรือหลอมละลาย 2. รักษาความแข็งแรงไวได ณ อุณหภูมิสงู 3. ไมแตกหักหรือเปราะงาย เมื่อไดรับการกระทบกระเทือน 4. มีน้ําหนักเบา 5. มีสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวต่ําและสม่ําเสมอ 6. ตานทานตอการเกิดปฏิกริ ิยาทางเคมี ตอตะกรัน, เถาและสารที่ไมเกิดเผาไหมที่มีอยูใน เชื้อเพลิง 7. ราคาถูก สําหรับเตาหมอน้ํา โดยเฉพาะชนิดทีเ่ ตาอยูภายนอกหมอน้ํา จําเปนจะตองใชวัสดุทนไฟ ทําผนังเตา เพราะนอกจากจะสามารถทนอุณหภูมิสูง ๆ ไดแลว ยังสามารถรักษาอุณหภูมิภายในเตา ไวไดดีคือทําหนาที่เปนฉนวนกันความรอนไมใหความรอนสูญเสีย หรือกระจายถายเทออกสูภายนอก
84 มากจนเกินไป และยังเปนตัวสะทอนความรอนภายในเตาดวย ดวยเหตุดังกลาวนี้ จึงทําใหเชื้อเพลิง เกิดการเผาไหมไดอยางสมบูรณ แตโดยทัว่ ไปวัสดุที่มีการสะทอนความรอนสูง จะไมเปนฉนวน ความรอนที่ดี ดังนั้น ผนังเตาหมอน้ําที่สรางดวยอิฐทนไฟ จึงตองสรางดวยวัสดุทนไฟหลายชนิด คือ ผนังเตาดานในสรางวัสดุที่สะทอนความรอนสูง สวนผนังเตาดานนอกสรางดวยวัสดุที่เปนฉนวนกัน ความรอน โดยทั่วไปวัสดุทนไฟที่ใชคือดินเผา, ซิลิกา, เคโอะลิน, ไดสปอร, อลูมินา ปกติจะอยูใ น รูปของอิฐ วัสดุทนไฟหรืออิฐทนไฟแบงออกได 3 ประเภทคือ 6.1.1 อิฐทนไฟประเภทกรด (Acid Refractories) วัส ดุ ท นไฟชนิ ด นี้ มี คุ ณ สมบั ติ เ ป น กรด จึ ง ต า นทานต อ ตะกรั น ที่ เ ป น กรดได ดี แต ต า นทานต อ ตะกรันที่เปนดางไดต่ํา โดยมี ซิลิกา (Si O2) เปน สวนประกอบที่สําคัญ หรือมีมากกวาสวนประกอบ อื่น ๆ คือประมาณ 95% ของสวนประกอบทั้งหมด ไดแก กานิสเตอร (Ganister) ควอรท, ดินขาว (Al2 O3 . 2 Si O2. 2H2 O) และดินทนไฟธรรมดา ซึ่งไดแกดินขาวที่ไมบริสุทธิ์ นั่นเอง
85 อิฐทนไฟชนิดที่เปนกรดและชั้นแพรหลายมากไดแก อิฐซิลิกา (Silica Brick) อิฐทนไฟ ธรรมดา (Fire Brick) ปจจุบันใชมากในเตาถลุงเหล็ก เตาทําถานโคก เตาถลุงตะกั่ว ดีบุก เหล็กหลอ ทองแดง ทอแกสรอน หองอุนอากาศและอุนเชื้อเพลิงหลังคาของเตา ฯลฯ เปนตน 6.1.2 อิฐทนไฟประเภทดาง (Basic Refractories) วัสดุทนไฟประเภทนี้ มีคณ ุ สมบัติเปนดาง จึงมีความตานทานตอตะกรันที่เปนดางไดดี แต มีความตานทานตอตะกรันที่เปนกรดต่ํา วัสดุที่ใชทําอิฐทนไฟชนิดนีส้ วนมากเปนออกไซดของโลหะ ตาง ๆ เชน เหล็กออกไซด แม็กนิเซี่ยมออกไซด ปูนขาว หินปูนโคโลไมท โครมแม็กนิไซด ไดแก อิฐแม็กนิไซด อิฐโดโลไมท็ และอิฐโครมแม็กนิไซด อิฐแม็กนิไซด ใชมากที่สุดในการทําเตาผลิตเหล็กกลา เตาเก็บเหล็กเหลว เตาเผาปูนซีเมนต ปูนขาวและเตาอุตสาหกรรมเคมีอื่น ๆ 6.1.3 อิฐทนไฟประเภทเปนกลาง (Neutral Refractories) วัสดุทนไฟชนิดนี้ ไมทําปฏิกิริยากับขี้ตะกรันชนิดเปนกรดและดางไดเลย ดังนั้นจะเลือกใช กับขี้ตะกรันชนิดใดก็ได ไดแก แกรไฟท (Graphite) โครไมท (Fe2 O3 Cr2 O3) ซิลิกอนคารไบด อิฐทนไฟเหลานี้ไดแก อิฐคารบอน อิฐโดรไมท อิฐซิลิกอนคารไบด ฯลฯ เปนตน 3.1 อิฐคารบอน เปนอิฐที่ทาํ จาก Graphite ใชแทนอิฐทนไฟธรรมดาในการทําเตาถลุงเหล็ก ขนาดใหญ ทนอุณหภูมิไดสูงกวาอิฐทนไฟธรรมดา เพราะจุดหลอมละลายถึง 3,000 ๐C ไมเปราะ ควบคุมอุณหภูมิในเตาไดดี ทนตอการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอยางรวดเร็วได และทนตอการกัดกรอน ของขี้ตะกรันที่เปนกรดไดดี 3.2 อิฐโดรไมท ใชมากในเตาอบเหล็กแทงกอนที่จะไปทําการรีดตอไป ใชกับเตาทีม่ ีการกัด ของขี้ตะกรันมาก แตไมเหมาะกับเตาถลุงไฟฟา โดยเฉพาะเตาถลุงเหล็กกลา เพราะโครเมี่ยมในอิฐ แบบนี้จะเขาผสมกับเหล็ก ทําใหอิฐแตกไดงาย 3.3 อิฐซิลิกอนคารไบด มีที่ใชจํากัด คือไมใชทั่วไปเหมือนแบบอื่น ๆ เพราะราคาแพง สวนมากใชสรางเตาถลุงสังกะสี โดยใชทําทอกลั่นสังกะสี ซึ่งทนกวาอิฐทนไฟธรรมดา นอกจากใช ในงานเกี่ยวกับอิฐทนไฟแลวยังใชทําผงขัดสิ่งของตาง ๆ เชน กระดาษทราย หินลับเครื่องมือ หินที่ ใชในงานขัดเกลาโลหะตาง ๆ ในการเลือกใชอิฐทนไฟทําเตาหรือบุเตา จําเปนจะตองพิจารณาถึงคุณสมบัติของวัสดุทนไฟ และตะกรันที่เกิดขึ้น ซึ่งเปนตัวทําใหอายุใชการของอิฐทนไฟหรือเตาสั้น ปจจัยสําคัญอีกอันหนึ่งคือ ความตานทานตอการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิอยางรวดเร็ว ซึ่งจะทําใหอิฐแตกได
6.2 เครื่องอุนอากาศ (Air preheater or Air heater) เปนอุปกรณชนิดที่ประกอบอยูในระบบของเตา ของหมอน้ําสมัยใหมหรือหมอน้ําขนาดใหญ มีหนาที่อุนอากาศที่สงเขาเตาใหรอนขึ้น ซึ่งจะมีผลทําใหเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหมหมดจดสมบูรณดี
86 ขึ้น ความรอนที่ใชทําการอุนอากาศนี้ก็ไดจากแกสรอนภายในเตานั่นเอง ซึ่งปกติจะตองถูกปลอย ออกทิ้งไปโดยเปลาประโยชน เครื่องอุนอากาศถาแบงออกตามวิธีการถายเทความรอนจากแกสรอนใหอากาศที่จะอุนแลว แบงออกได 2 แบบ คือ :1. แบบ Recuperative เครื่องอุนอากาศแบบนี้ ความรอนจากแกสรอนจะถายเทใหกับอากาศ ที่จะอุนไดโดยตรงและติดตอกันตลอดเวลา ซึ่งถาแบงออกตามลักษณะการสรางแลวจะแบงออกได 2 ชนิดคือ :1.1 แบบแผน (Plate-type preheater) เปน แบบที่นิยมใชกันมากที่สุด ลักษณะเปนรูปกลอง หรือหีบสี่เหลีย่ มขนาดใหญภายในแบงเปนชอง ๆ หลายชองดวยแผนเหล็กเรียบหลายแผน โดยวาง ขนานกันไป แกสรอนจากเตาที่จะนํามาอุนและ อากาศที่จะเขาเตาจะถูกบังคับใหเดินตามชอง เหลานี้สลับกันไป แตจะไมผสมคลุกเคลาหรือ ปะปนกันไดความรอนจากแกสรอนจึงถายเทใหกับ อากาศไดโดยผานทางแผนเหล็กเหลานี้ตลอดเวลา 1.2 แบบหลอด (Tubular type preheater) ลักษณะการสรางคลายหมอดับไอ คือ เปนรูปทรง กระบอกกลมยาวขนาดใหญ ภายในเปนหมูหลอด ติดตั้งตามความยาวหรือในทางตั้ง สําหรับใหแกส รอนจากเตาเดินผานจากดานบนลงดานลางแลว ออกปลอง สวนอากาศที่จะสงเขาเตาจะเขาทาง ดานขาง ตอนลางขึ้นสูดานบน โดยที่อากาศเดินอยู ภายนอกรอบ ๆ หลอด ความรอนจากแกสรอน ภายในหลอดจึงถายเทความรอนใหกับอากาศที่เดิน อยูภายนอกรอบหลอดได 2. แบบ Regenerative เครื่องอุนอากาศแบบนี้ความรอนจากแกสรอนจะไมถายเทใหอากาศ โดยตรงเหมือนแบบแรก การถายเทความรอนจะเปนแบบการพาความรอนโดยอาศัยพื้นผิว หรือแผน พาความรอน (Convection Surface) อันเดียวกันเปนตัวรับความรอนจากแกสรอน แลวจึงหมุนหรือ เคลื่อนที่ไป เพื่อนําความรอนไปถายเทใหอากาศที่พัดผานเขาเตาอีกทีหนึ่ง ดังนัน้ แผนพาความรอนนี้ จึงไมรอนตลอดเวลาเหมือนแบบแผนและแบบหลอดที่กลาวมาแลว ซึ่งจะมีแกสรอนผานอยูเสมอ ตลอดเวลา แผนพาความรอนแบบหมุนนี้จึงมีอุณหภูมสิ ูงขึ้นแลวก็เย็นตัวลงสลับกันไปตลอดเวลาที่
87 หมุนหรือทํางาน แตอากาศที่พัดผานเขาเตาจะถูก อุนใหรอนอยูเสมอตลอดเวลาที่ทํางาน (ดูรปู หนา ตอไป) ขอดี ของเครื่องอุนอากาศ 1. ทําใหเชื้อเพลิงเผาไหมหมดจดขึ้น
2. ประหยัดเชือ้ เพลิง 3. ใชเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพต่ําได 4. ประสิทธิภาพของหมอน้ําดีขึ้น หรือ สามารถลดขนาดของหมอน้ําใหเล็กลงได 5. ชวยลดความชื้นของถานหิน
6. ลดเขมา
แบบ Regenerative
88
6.3 กระแสลมเรง (Draught of Draft) คือกระแสลมจากภายนอกเตาหรือภายนอกหมอน้ํา ทีพ่ ัดผานเขาตา เพื่อชวยทําใหเชื้อเพลิง ในเตาเกิดการเผาไหมหมดจดสมบูรณและเกิดการเผาไหมรุนแรงขึ้น ซึ่งจะมีผลทําใหน้ําในหมอน้ํา เดือดกลายเปนไอเร็วขึ้นและเปนการประหยัดเชื้อเพลิงดวย กระแสลมเรงแบงออกได 2 ชนิดคือ :1. กระแสลมเรงธรรมชาติ (Natural Draft) แบบนี้กระแสลมจากภายนอกเตาจะพัดผานเขา เตาเพื่อชวยในการเผาไหม แลวผานออกทางปลองไดเองโดยไมตองใชกําลังจากภายนอกหรือพัดลม ชวยดูดหรือเปา การไหลวนเวียนของอากาศเขาเตาไดเองโดยธรรมชาติน้ี เกิดจากความกดดันของ บรรยากาศที่ไมเทากันนัน่ เอง คือเมื่อเชื้อเพลิงในเตาเกิดการเผาไหม อากาศภายในเตาและทีโ่ คน ปลอง ซึ่งมีอุณหภูมิสูงจะขยายตัวลอยขึ้นสูดานบนออกทางปลอง จึงเกิดความกดอากาศต่ําหรืออากาศ เบาบางขึ้นภายใน อากาศภายนอกที่มคี วามหนาแนนสูงกวาหรือเย็นกวาจะเขาแทนที่ จึงเกิดการ ไหลเวียนของอากาศหรือกระแสลมเรงขึ้นได กระแสลมเรงธรรมชาตินี้ควบคุมไมได อัตราการเผา ไหมของเชื้อเพลิงจึงเกือบคงที่ แตอยางไรก็ตามกระแสลมเรงธรรมชาติก็จะยังสามารถทําใหเกิดมาก ขึ้นไดโดยการทําใหปลองสูงขึ้น กระแสลมเรงธรรมชาติสวนมากใชกับหมอน้ําแบบเกาทีจ่ ายกําลังออกไมมากเกินไป หรือกับ หมอน้ําที่ไมคอ ยมีการเปลี่ยนแปลงภาระมากนัก จึงไมเหมาะกับหมอน้ําสมัยใหมโดยเฉพาะหมอน้ํา เรือรบในปจจุบัน 2. กระแสลมเรงกล (Mechanical Draft) เปนกระแสลมจากภายนอกทีพ่ ัดผานเขาเตาเชนเดียวกับแบบธรรมชาติ แตแบบนี้เปนแบบที่ ทําใหเกิดมากขึ้น โดยใชพดั ลมเปาเขาเตา หรือดูดควันออกจากปลองเพื่อทําใหเกิดกระแสลมเรงมาก ขึ้นหรือใหอากาศเขาเตามากขึ้น และจะมีผลทําใหเชื้อเพลิงในเตาเกิดการเผาไหมมากกวาปกติ ปกติน้ํามันเตา 1 ปอนด จะตองใชอากาศชวยในการเผาไหมประมาณ 17 ปอนด (มากกวา ถานหิน) ดังนัน้ ถาตองการจะใหเชื้อเพลิงในเตาเกิดการเผาไหมมากขึน้ และรวดเร็วขึ้น เชน ในหมอน้ํา แบบเรงเร็วหรือเมื่อตองการเรงไอเนื่องจากภาระสูงขึ้น ก็จะตองใชอากาศมากยิ่งขึ้นและอาจสูงถึง 40,000 ลบ. ฟุต/นาที ซี่งกระแสลมเรงแบบธรรมชาติ ไมอาจจะทําได กระแสลมเรงกลนิยมใชกับหมอน้ําสมัยใหม หรือหมอน้ําที่ตองมีการเปลี่ยนแปลภาระอยู เสมอหรือหมอน้ําที่ตองรับภาระมาก ๆ กระแสลมเรงแบบกลถาแบงตามลักษณะของการทําใหกระแส ลมเขาเตาแลวแบงได 2 แบบ คือ :ก. แบบ Force Draft ทําไดโดยใชพัดลม (Blower) สูบลมจากภายนอกอัดเขาไปในเตาแลว ออกทางปลอง จึงเกิดกระแสลมเรงขึ้นได ข. แบบ Induce Draft เปนแบบที่ใชพดั ลมเชนเดียวกันแตทําหนาที่ดูดควันออกจากปลอง โดยติดตั้งอยูระหวางปลองกับหองควัน วิธีนี้จะทําใหเกิดความกดอากาศต่ําอยางมากขึ้นที่ตอนลาง
89 ของปลองอากาศจากภายนอกที่มีกําลังดันสูงกวาก็จะวิ่งเขาแทนที่ทางประตูเตา จึงเกิดกระแสลมเรง ขึ้นได กระแสลมเรงแบบกล คือ แบบ Force Draft และ Induced Draft ทั้งสองนี้แบงออกได ดังนี้คือ :2.1 แบบหมอน้ําปดทึบ (Closed fire room) แบบนี้ประกอบดวยพัดลม (Blower) 1 ตัวหรือมากกวา ทําหนาที่สูบอากาศจากภายนอก สงเขาหองหมอน้ํา (Boiler room) ซึ่งปดทึบอากาศรั่วเขาออกไมได นอกจากผานเขาทางเตาแลวออก ทางปลอง กําลังดันอากาศภายในหองหมอน้ําจะมีกาํ ลังดันสูงกวากําลังดันภายนอก ดังนัน้ อากาศ ภายในหองหมอน้ํา ซึ่งมีกาํ ลังดันสูงกวาบรรยากาศภายนอก จะพัดผานหรือสงเขาเตาออกทางปลอง ดวยความเร็วสูงตลอดเวลา จึงเกิดกระแสลมเรงขึ้นได ที่ประตูทางเขาออกหองหมอน้ําจะตองทําเปน 2 ชั้น เพื่อปองกันไมใหอากาศภายในหองหมอน้ํากระโชกหรือผานออกทางประตูขณะเปดประตูหอง หมอ ซึ่งจะทําใหเปลวไฟในเตาแลบออกนอกหมอ และเกิดอันตรายขึน้ ได กระแสลมเรงแบบปดหองหมอทึบเปนแบบเกาไมนิยมใชในปจจุบนั แตกย็ ังคงมีใชอยู บางในเรือ 2.2 แบบกระแสลมดูด (Suction or Induce Fraft) ประกอบดวยพัดลม (Blower) 1 ตัวติดตั้งอยูระหวางหองควันหรือทอทางออกจากหมอน้ํา กับปลองหรือบริเวณโคนปลอง ทําหนาทีด่ ูดควัน และแกสรอนภายในเตาออกทางปลองดวยความเร็ว สูง จึงเกิดความกดอากาศต่ําขึ้นภายใน อากาศจากภายนอกจึงพัดผานเขาเตาและเกิดกระแสลมเรง ขึ้นได 2.3 แบบเปลือกหนาหมอน้ํา 2 ชั้น (Double – front force Draft) คลายแบบหองหมอปดทึบ คือประกอบดวยพัดลม (Blower) 1 ตัวทําหนาที่ดดู อากาศจาก ภายนอกหรือภายในหองหมอสงเขาเตา แตหองหมอน้ําไมไดทึบ ประตูเตาหรือดานหนาหมอน้ําทํา เปน 2 ชั้น ชั้นนอกปดทึบขณะทํางาน สวนชั้นในทําเปนชองรูปกรวย เพื่อใหอากาศจากพัดลมเปา ผานเขาเตาไปออกปลองและเกิดกระแสลมเรงขึ้นได โดยที่กําลังดันภายนอกหองหมอและภายใน หองหมอเทากันซึ่งไมทําใหเกิดอึดอัดเหมือนแบบปดหองหมอทึบ 2.4 แบบเปลือกหมอน้ํา 2 ชัน้ (Double case boiler force Draft) คลายแบบหองหมอ 2 ชั้น ประกอบดวยพัดลม (Blower) 1 ตัวติดตัง้ อยูภายในหองหมอ ทําหนาที่ดดู อากาศจากภายนอกหองหมอน้ําผานเขามาทางชองวางระหวางเปลือกหมอ เนื่องจากทํา เปน 2 ชั้น จากนี้จึงเขาเตาแลวออกสูปลองตอไป นับวาเปนแบบที่ทันสมัยและนิยมใชในเรือ กําลังดัน อากาศภายในและภายนอกหองหมอน้ําเทากัน ชางจึงไมถูกรบกวน ถึงแมวาจะถูกโจมตีดวยแกสพิษ
90 2.5 แบบปดประตูรบั เถา (Closed aspshit door) คลายแบบ force Draft ทั่ว ๆ ไป แตแบบนี้ใชพัดลมเปาลมเขารังเถาใตตะกรับ แตประตู รังเถาปดทึบ โดยใหผานเขาทางเตาตามตองการ ปกติผา นรังเถาใตตะกรับ 3 สวน ทางประตูเตาหรือ บนตะกรับ 1 สวน ฉะนั้นเวลาจะเปดประตูเตาจะตองปดพัดลมกอน เพื่อปองกันไฟแลบกลับ 2.6 แบบเปดไอน้ําออกทางปลอง (Steam or Exhaust Blast) เปนกระแสลมเรงกลประเภท Irduce Draft คือชวยเปาควันออกทางปลองเพื่อทําใหเกิด ความกดอากาศต่ําขึ้นในปลอง เปนแบบที่นิยมใชกับรถไฟ โดยใชไอน้ําจากหมอน้ําหรือไอเสียปลอย หรือพนออกทางปลอง โดยผานออกทางหัวพน (Nozzle) เพื่อทําใหเกิดความเร็วสูง และเกิดกระแสลม เรงขึ้นได เปนแบบที่สิ้นเปลืองไอน้ําและเชื้อเพลิงมากจึงไมเหมาะกับเรือเดินทะเล หรือหมอน้ําทีใ่ ช ในแหลงที่หาน้ําจืดยาก
91
Double case boiler force Draft ขอดีของหมอน้ําที่ใชกระแสลมเรงกล 1. ประหยัดเชือ้ เพลิงเพราะการไหมหมดจด 2. ผลิตไอไดเร็ว จึงสามารถลดขนาดของหมอน้ําลงได 3. สามารถใชเพชื้อเพลิงที่มีคุณภาพต่ําลงไดเนื่องจากการเผาไหมหมดจด 4. ใหหมอน้ํามีกําลังสูงขึ้นเพราะผลิตไอไดเร็ว 5. ควบคุมการเผาไหมและการผลิตไอน้ําไดงายขึ้น 6. ลดความสูงของปลองลงได
92
บทที่ 7 เครื่องบดและเครื่องปอนเชือ้ เพลิงถานหิน PULVERIZERS & STOKERS ตามที่กลาวมาแลวในเรื่องเชื้อเพลิงและการเผาไหมวาเชื้อเพลิง คือ สารหรือวัตถุที่เมื่อทํา ปฏิกิริยาทางเคมี หรือรวมตัวกับออกซิเจนแลวจะเกิดการเผาไหมขนึ้ และจายความรอนออกมาได เชื้อเพลิงที่ใชกับ Steam power plant มีหลายชนิด แตแบงออกได 3 ประเภทใหญ ๆ คือ ประเภท ของแข็ง, ของเหลวและแกส เชื้อเพลิงที่สําคัญที่จะกลาวในบทนี้ คือ ถานหิน ซึ่งนับวาเปนเชื้อเพลิงที่มีความสําคัญมาก ในปจจุบนั เนื่องจากปญหาการขาดแคลนน้ํามันเชื้อเพลิง และน้ํามันมีราคาสูงขึ้นมาก ดังนัน้ ใน โรงงานอุตสาหกรรมที่ใชไอน้ํา จึงหันกลับมาใชถานหินกันมากขึ้น เนื่องจากมีราคาถูกและมี เหลืออยูอยางมากมาย การเผาถานหิน การเผาถานหิน หรือการทําใหถานหินเกิดการเผาไหม เพื่อผลิตความรอนออกมาใชเผาน้ํา ใหเดือดกลายเปนไปของ Steam power plant 7.1 การผลิตความรอนของ Steam power plant 7.1.1. การเผาเปนกอน สวนมากใชกับหมอน้าํ ขนาดเล็ก หรือน้ําแบบเกา ซึ่งจะตองมีตะกรับรองรับถาน ตะกรับ จะเปนแบบอยูก ับที่ (Stationary grate) แบบเขยา (Shaking grate) และแบบตะกรับเลื่อน (Traveling grate) ก็ได แลวแตแบบและชนิดของหมอน้ํานั้น ซึ่งกลาวไวแลวในเรื่องสวนประกอบของเตา การปอนถานหินหรือสงถานหินเขาเตาแบบเปนกอนนี้ ทําไดโดยใชแรงคนตักสาดเขาเตา ซึ่งจะตองใชแรงงานและความชํานาญมาก สวนชนิดปอนดวยเครื่องมือกล (Mechanical stoker) นั้น มักใชกับเตาหมอน้ําขนาดใหญ ซึ่งจะไดกลาวตอไปในเรื่องเครื่องปอนเชื้อเพลิง (Stoker) 7.1.2 การบดละเอียด (Pulverized Coal) สวนมากใชกบั หมอน้ํา หรือ Steam power plant ขนาดใหญ หรือกับหมอน้ําสมัยใหม โดยการนําเอาถานหินมาบดใหละเอียดดวยเครื่องบดถานหิน แลวพนเขาเตาดวยหัวพนถานหิน (Coal Burners) ซึ่งทํางานไดโดยใชลมหรืออากาศเปาหรือพนใหถานหินเขาเตา วิธีนี้ถานจะเกิดการเผาไหม ไดอยางหมดจดสมบูรณ จะไดกลาวตอไปในเรื่อง เครื่องบดและหัวพนถานหิน
93 7.1.2.1 เครื่องบดถานหิน (Coal pulverizing mill or Pulverizers) เปนอุปกรณทใี่ ชสําหรับบดถานหินใหเปนผงละเอียด แลวเขาเตาดวยหัวพนถานหิน (Coal Burner) เพื่อใหเกิดการเผาไหมไดอยางหมดจดและสมบูรณ ถานหินที่บดเพื่อสงเขาเตานี้ จะตอง ละเอียดมากพอที่จะสามารถทําใหลอยอยูในอากาศหรือภายในเตาไดชวั่ ระยะเวลาหนึง่ เพื่อใหเกิดการ เผาไหม แตถานหินจะบดไดละเอียดมากนอยแคไหนนัน้ ขึ้นอยูกับ ชนิดของถานหินและความชืน้ ที่มี อยูในถานหินนั้น แตเดิมเคยมีความคิดวา ถานหินที่ถูกบดใหละเอียดเพื่อสงเขาเตานี้สวนใหญหรือ 85% จะตอง มีความละเอียดถึง 200 Mesh แตเมื่อทดลองแลวพบวาไมจําเปนจะตองละเอียดมากขนาดนั้น ที่ใชกัน สวนมากอยูระหวาง 65 – 75% ของถานหินที่บดมีความละเอียด 200 Mesh, 90% ของถานที่บดมีขนาด 100 Mesh และ 99% ของถานที่บดมีขนาด 40 Mesh ถานหินที่บดนี้ ถามีความละเอียดมากเทาไรจะมี ผลทําใหเกิดการเผาไหมดีและประหยัดมากยิ่งขึ้น แตถาหยาบมากก็จะมีผลเสีย คือ ในทางตรงขามกับ ที่กลาว เพราะถานหินจะตกลงสูตอนลางกอนที่จะเผาไหมหมด การใชถานหินบดเปนเชื้อเพลิงหรือใชเครื่องบดถานหิน สวนมากมีใชกับหมอน้ําขนาดใหญ ประเภท Central หรือ Industrail power station เชน ที่โรงจักรพระนครเหนือ แตเดิมใชถานหิน ลิกไนทบดละเอียดเปนเชื้อเพลิง ตอมาไดเปลี่ยนมาใชน้ํามันเตา (Bunker oil) เปนเชื้อเพลิงแทน แตในป 2518 ไดหันกลับมาใชถานหินลิกไนทบดละเอียดพนเขาเตาตามเดิม หมายเหตุ คําวา 200 Mesh หมายถึงตะแกรงกรองที่มีขนาดหรือจํานวนรู 200 รู ในพืน้ ที่ 1 ตารางนิว้ Coal Pulverizing mill มีหลายแบบ แตสามารถแบงออกได 2 ระบบ คือ 1. ระบบถัง (Bin or Central System) หรือเรียกอีกอยางหนึ่งวา “Storage System” ระบบนี้เมื่อถานหินถูกบดดวยเครือ่ งบดแลว จะถูกนําไปเก็บไวในถังเก็บกอน (คือไมพนเขาเตาโดยตรง) เมื่อตองการจะใชกป็ อนเขาเตาดวยหัว พนถานหิน โดยมีทอทางตอจากถังเก็บไปยังเครื่องปอนอีกทีหนึ่ง การทํางานของแบบ Central System เปนดังนี้คือ.ทีแรกถานหินที่เปนกอนจะถูกนําจากยุงหรือที่เก็บ (Coal Bunker) ไปยังเครื่องอบแหง (Dryer) เพื่อไลความชื้นออก แลวจึงนําเขาเครื่องบด (Coal Pulverizer) ถานหินที่บดละเอียดแลวจะถูก นําไปยังเครื่องแยก (Cyclone Separator or Dust Collector) ดวยลม (Air Stream) จากนี้จึงถูกสงไป เก็บไวยังถังเก็บ (Storage Bin) ดวยกําลังดันลม Compressed air ถานหินจาก Storage Bin นี้จะ ถูกนําสงผานทอทางไปยังหัวพนถานหินดวยลมแลวพนเขาเตาตอไป ระบบการบดถานหินแบบนี้ เปนระบบที่ยุงยาก และเกะกะเปลืองเนื้อที่มากจึงไมคอยนิยม ใชกัน
94 ขอดีของระบบถัง 1. การปอนหรือพนถานหินเขาเตาไมมีการหยุดชะงัก เนื่องจากมีถังเก็บถานหินที่บดละเอียด แลวแยกอยูตางหาก 2. สามารถควบคุมความละเอียดของถานหินที่บดได 3. เครื่องบดถานหิน จะทําการบดถานหินดวยภาระคงที่ (Constant load) ตลอดเวลาถึงแมวา ภาระของหมอน้ําจะเปลีย่ นแปลง 4. สามารถกําหนดจํานวนและตําแหนงหัวพนได
Bin or Central System ขอเสียของระบบถัง 1. เกะกะเปลืองเนื้อที่มาก เพราะตองสรางเปนโรงหนึ่งตางหาก 2. จําเปนตองใชเครื่องอบถานหิน 3. ระบบการสงถานหินยุงยากมาก 4. ราคาแพง
95 2. ระบบหนวย (Unit System) ระบบการบดถานหินของระบบหนวยนี้ นับวาเปนระบบการบดถานหินที่งา ยและไมยุงยาก เหมือนระบบถังจึงเปนที่นิยมใชกันมาก โดยเฉพาะกับหมอน้ําขนาดเล็กที่ใชถานหินบด นอกจากนี้ ยังเปนแบบทีป่ ระหยัดคาใชจายมากกวาระบบถัง การทํางานของแบบ Unit System นี้ โดยทั่ว ๆ ไปจะเปนไปดังนี้ คือ ทีแรกถานหินที่เปน กอน (Raw Coal) จากที่เก็บ (Coal Bunker) จะถูกนําไปยังเครื่องบดเพือ่ บดใหละเอียดการบดถานหิน ใหละเอียดนี้ ทีแรกเขาจะนําเอาถานหินกอน มาบดใหแตกเปนกอนเล็ก ๆ ประมาณ 3/4” กอน แลวจึงนําไปแยกเอาเศษเหล็กซึ่งอาจมีอยูในถานหินออก ดวยเครื่องแยกแมเหล็ก เสร็จแลวจึงนํามาบด ใหละเอียดดังที่กลาวแลว ตอจากนี้จึงนําสงไปยังหัวพนถานหิน (Coal Burner) โดยตรง หัวพน ถานหินก็จะพนถานหินเขาเตาใหเกิดการเผาไหม การนําถานหินบดจากเครื่องบดถานหินไปยังหัวพน ทําไดโดยใชลมจากเครื่องพัดอากาศ (Blower or fan) ความเร็วของผงถานและลมในทอทางจาก เครื่องบดไปยังหัวพนถานหินจะตองคงที่ ทั้งนี้เพื่อปองกันไมใหผงถานหินแยกตัวออกจากอากาศ ซึ่ง จะทําใหเกิดการเผาไหมไมสมบูรณ ขอสําคัญของระบบการบดถานหินแบบ Unit System นี้ก็คอื เครื่องบดถานหินจะตองสามารถ บดถานหินไดละเอียดที่สุด และจะตองมีขนาด ใหญ หรือมีความจุมาก ทีจ่ ะจายใหกับหมอน้ําได อยางเพียงพอ ขอดีของแบบ Unit System 1. ระบบการสงถานหินไมยุงยาก 2. ไมตองใชเครื่องอบถานหิน (Dryers) 3. ไมตองมีถังเก็บถานหินที่บดแลว เหมือนแบบระบบถัง 4. ไมเกะกะเปลืองเนื้อที่ 5. ราคาถูกกวาระบบถัง ขอเสียของแบบ Unit System 1. การปอนหรือพนถานหินเขาเตาใหคงทีต่ ลอดเวลา โดยไมมกี ารหยุดชะงัก ทําไดยาก 2. ภาระการทํางานของเครื่องบดถานหินไมแนนอน เพราะจะเปลีย่ นแปลงอยูเสมอตามภาระ (Varying Load) ของหมอน้าํ จึงไมสามารถทํางานไดดีทสี่ ุดตลอดเวลา 3. ขนาดและความจุของเครื่องบดถานหิน จะตองมีมากกวาแบบระบบถัง
96 7.1.2.2 หัวพนถานหิน (Coal Burners) เปนอุปกรณสาํ คัญที่ใชสําหรับเผาถานหิน เพราะสามารถทําใหถานหินเกิดการเผาไหมได อยางหมดจดสมบูรณที่สุด เนื่องจากสามารถใชกับถานหินที่มีคุณภาพต่ําไดและเปนการประหยัด จึง เปนที่นิยมใชกันมากกับ โรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ หรือประเภท (Central Station) โดยการ นําเอาถานหินมาบดใหเปนผงละเอียด ดวยเครื่องบดถานหิน (Coal Pulverizer) แลวสงไปยังหัวพน ถานหิน (Coal Burner)โดยเคลื่อนตัวไปตามทอทางดวยแรงดันอากาศ (Primary air) เมื่อไปถึงหัวพนก็ จะไปพบกับทอทางอากาศอีกทอทางหนึ่ง ซึ่งมีทอทางตอรวมกันบริเวณปลายหัวพนอากาศสวนหลัง (Secondary air) นี้ จะเปนตัวพนหรือพาใหผงถานหินกระจายเขาตา และเกิดการเผาไหมขนึ้ เชนเดียวกับน้าํ มันเตา
การเริ่มติดไฟครั้งแรกของถานหินจาก Coal Burner ก็มีหลักการ หรือวิธีการ เชนเดียวกับหัวพนน้ํามัน (Oil Burner) คือตองใชเปลวไฟชวยจุดครั้งแรก (Lighing up) เปลวไฟที่ ใชจุดถานหินครั้งแรกนี้ไดจาก หัวพนแกสหรือหัวพนน้ํามัน (Auxiliary gas or Oil Burner) เมื่อ ถานหินพนเขาไปกระทบกับเปลวไฟดังกลาว ก็จะเกิดการลุกไหมขนึ้ ทันที ถึงแมวาจะไมมีปญ หา ยุงยากในการทํางาน แตก็ตองใชชางทีม่ ีความชํานาญ เมื่อหัวพนถานหินทํางานแลวการเผาไหม ของถานหินจะเปนไปโดยอัตโนมัติ ความรอนที่เกิดจากการเผาไหมของถานหินสวนแรกหรือครั้งแรกจะเหลือสูงพอ ที่จะทําให ถานหินสวนหลัง ๆ หรือทีพ่ นออกมาทีหลังเกิดการเผาไหมตอไปได โดยไมตองใชเปลวไฟชวย ขอดีของการใชหัวพนถานหิน 1. เกิดการเผาไหมสมบูรณ 2. เกิดการเผาไหมสม่ําเสมอ 3. ความรอนจะกระจายไปทัว่ โดยไมเกิดความรอนสูงสุดเฉพาะแหง (Superhot Spot) ซึ่ง เปนอันตรายตอเตาและหมอน้ํา
97 4. สามารถควบคุมจุดที่เกิดการเผาไหม และปรับแตงรูปรางของเปลวไฟได ขอเสีย 1. สิ้นเปลืองคาใชจายในการบดถานหิน 2. เถาที่เกิดจากการเผาไหมประมาณ 60 – 70 % จะลอยออกสูอากาศภายนอกทําให สิ่งแวดลอมไมดี 3. ตองมีอุปกรณที่ใชดกั หรือเก็บเถา (Dust collector) 4. ตองมีเครื่องบดถานหิน 7.1.2.3 เครื่องปอนเชื้อเพลิงถานหิน (STOKERS) ตามที่กลาวมาแลววา การเผาเชื้อเพลิงถานหินนัน้ เราทําได 2 วิธี คือ เผาเปนกอนและโดย การบดละเอียดแลวพนเขาเตา สวนการปอนเชื้อเพลิงเขาเตาเพื่อใหเกิดการเผาไหมขึ้นภายในเตานั้นก็ ทําได 2 วิธี คือ 1. โดยใชแรงคน ทําไดโดยใชคนตักถานหินสาดเขาเตาโดยตรง ซึ่งสวนมากใชกบั โรงงาน ที่ใชหมอน้ําขนาดเล็กเทานัน้ และในปจจุบันก็ไมคอยมีหรือนิยมใชกนั เพราะจะตองใชความชํานาญ และแรงงานมาก 2. โดยใชเครื่องมือกล (Mechanical Stokers) แบบนี้เชื้อเพลิงถานหิน จะถูกปอนเขาเตาไดดว ยเครื่องกล หรือโดยอัตโนมัติ ซึ่ง ไมตองอาศัยใชแรงคนตักสาดเหมือนแบบแรกที่กลาวมาแลว สวนมากใชกับหมอน้าํ ขนาดใหญขนาด สามารถผลิตไอน้ําไดประมาณ 1,000 ปอนด ตอชั่วโมง ขึน้ ไป หรือบางทีนอยกวาก็มี การใช Stokers กับหมอน้ําจะทําใหประหยัดถานหิน เพิ่มประสิทธิภาพในการเผาไหม ถานหิน และชวยลดควันที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม ขอดีในการใช Strokers 1. ใชแรงงานนอยกวา 2. สามารถใชถานหินที่มีคุณภาพต่ํากวาได 3. การเผาไหมหมดจดกวา 4. ประหยัดถานหินมากกวา 5. ประสิทธิภาพของเตาดีขึ้น 6. มีความคลองตัวในการทํางาน 7. มีควันนอยกวาชนิดที่ปอนดวยมือ (Hamd firing) ขอเสียในการใช Strokers 1. ตองเสียคาใชจายในการซอมแซมและการทํางานมากกวา 2. ตองเสียไอน้ําไปใชในการรับ Stroker ประมาณ 6% ของที่ผลิตได
98
7.2 ประเภทของเครื่องปอนเชื้อเพลิง เครื่องปอนเชื้อเพลิงสวนมาก ใชกับหมอน้ําขนาดใหญ ที่มีขนาดตั้งแต 200 แรงมาหมอน้ํา ขึ้นไป (Boiler horse Power) มีหลายแบบหลายชนิด แตแบงออกได 2 ประเภทใหญ ๆ คือ :- (ดูรูป Fig. 10 - 27 หนา 168 ประกอบ) 1. สโตกเกอรแบบปอนเชื้อเพลิงเขาทางดานบน (Overfeed Stokers) แบบนีเ้ ชื้อเพลิงหรือถานหินจะถูกปอนหรือสงเขาเตาทางดานบน หรือสูงกวาตําแหนงทางเขา ของอากาศที่สงเขาไปชวยในการเผาไหม นั่นคืออากาศจะผานเขาทางดานลางของถานหินแลวผานขึน้ สูดานบน แบบ Overfeed นี้ยังแบงออกได 2 วิธี คือ:1.1 แบบสายพานหรือตะกรับเลื่อน (Chain and Traveling grate Stoker) แบบสายพานหรือแบบตะกรับเลื่อนนี้บางทีเรียกวา "Conveyor Stoker" นิยมใชกับโรงงาน ตนกําลังที่ใชไอน้ําขนาดใหญ คือพวก Central Station หรือกับโรงงานอุตสาหกรรมที่ใชไอน้ําขนาด 150 แรงมาหมอน้ําขึ้นไป โดยทั่วไปประกอบดวยแผนโลหะหลายแผนตอกันเปนรูปสายพาน ลักษณะคลายสายพานของ รถแทรกเตอรหรือรถถัง สายพานนีจ้ ะทําหนาที่รับถานหินทางปลายดานหนึ่ง (ดานหนาเตา) แลว คอย ๆ เลื่อนผานเขาไปในเตาเพื่อใหเกิดการเผาไหม เมื่อสายพานนี้เลื่อนไปจนสุดทางอีกดานหนึ่ง ถานหินนีจ้ ะเผาไหมหมดพอดีและก็จะถูกปลอยทิ้งเพื่อกําจัดขี้เถาที่เกิดขึ้นไปในตัว (ดูรูป Fig.10 - 29) สายพานเลื่อนนี้จะถูกขับหรือพาใหเลื่อนไปไดดว ยเฟอง 2 ตัว และเคลื่อนที่ไปไดดวยความเร็วต่ํา ประมาณ 30 ฟุต/ตอชั่วโมง มีพื้นที่รับถานหินไดตั้งแต 25 – 600 ตารางฟุต เมื่อมีกระแสลมเรงชวยใน การเผาไหม (Force Draft) จะมีอัตราการเผาไหมโดยเฉลี่ย 20 – 35 ปอนดตอตารางฟุต / ชม. สําหรับถานหินประเภทแอนทราไซด และบิทูมัสประมาณ 30 – 50 ปอนดตอตารางฟุต / ชม.
99 ขอดีของสโตกเกอรแบบตะกรับเลื่อน 1. การทํางานไมยุงยาก เพราะอุปกรณนอย 2. การเผาไหมหมดจดดี เพราะสามารถควบคุมความเร็วของตะกรับได 3. ปริมาณของควันและเขมาที่ออกปลองนอย
Fig. 10 - 29 Principle of the conveyor stoker ขอเสีย
1. มีขีดจํากัดในการทํางาน 2. ใชกับถานหินบางชนิดไมได 3. ตองใชชางที่มีความชํานาญสูงในการควบคุมการทํางาน 4. ตองทําการบํารุงรักษาบอย 1.2 สโตกเกอรแบบกระจาย (Spreader Stokers) เครื่องปอนเชื้อเพลิงแบบนีม้ ีลักษณะการปอนถานหินคลายหัวพนถานหิน (CoalBurner) มาก คือ ถานหินจะถูกสงเขาเตาในลักษณะทําใหกระจายไปทั่วหองเผาไหมดว ยเครื่องปอนซึ่งมีลักษณะ คลายใบพัดเปนตัวหมุนวักเอาถานหินเขาเตา ตลอดเวลาถานหินที่บดเปนผงละเอียดหรือชิ้นเล็ก ๆ นี้ จะเกิดการเผาไหมขึ้นอยางรวดเร็วขณะลอยตัวอยูภายในเตา สวนถานหินที่เปนกอนจะตกลงบน ตะกรับ และก็จะเกิดการเผาไหมขึ้นขณะที่อยูบนตะกรับนี้ ซึ่งเปนแบบตะกรับเลื่อน ดังนั้น เตาแบบ นี้จึงสะอาดอยูเ สมอ เพราะตะกรับเลื่อนจะทําหนาที่นําเถาที่เกิดจากการเผาไหมออกตลอดเวลา
100 เนื่องจากวิธนี ี้ทําใหถานหินเกิดการเผาไหมไดอยางหมดจด หินที่มีคุณภาพต่ําเปนเชื้อเพลิงได จึงเปนที่นิยมใชกันมากขึ้น (ดูรูป)
และสามารถใชกบั ถาน
FIG. 4.15 Spreader-stoker reciprocating - type coal feeder and rotary distribution mechanism. (Detroit Stoker Co.) สโตกเกอรแบบกระจายประกอบดวยสวนประกอบที่สําคัญ 3 สวน คือ 1. ถังเก็บและตัวปอน (Hopper and Feeder) 2. ใบพัดสําหรับจายถานหิน (Distributor or Rotor) 3. ตะกรับ (Grate) ถังเก็บประกอบหรือติดตั้งอยูตอนบนสุด ใชสําหรับบรรจุถานหินที่จะสงเขาเตา ถัดจากถัง เก็บลงมาเปนเครื่องปอน (Feeder) ซึ่งจะทําหนาที่ลําเลียงถานหินจากถังเก็บไปยังเครื่องจายหรือสง ถานหินเขาเตา (Distributor or Rotor) มีลักษณะเปนใบพัดถูกขับใหหมุนตลอดเวลาขณะทํางาน ดวยมอเตอร ทําหนาที่หมุนเพื่อวักหรือสาด (Impet) ถานหินใหกระจายไปทั่วหองเผาไหม ขอดี 1. สามารถใชกับถานหินไดทุกชนิด 2. เหมาะกับงานที่ตองเปลี่ยนแปลงภาระ 3. ไมมีขีดจํากัดในการทํางาน หรือมีขีดจํากัดในการทํางานต่ํา
101 ขอเสีย 1. มีปริมาณเขมาและควันออกจากปลองมาก 2. ตองมีอุปกรณสําหรับดักขี้เถา (Dust Collector) ที่จะออกจากปลองสูบรรยากาศภายนอก
Fig. 141 Spreader Stoker 2. สโตกเกอรแบบปอนเชื้อเพลิงเขาทางดานลาง (Underfeed Stokers) เครื่องปอนเชื้อเพลิงแบบปอนลางนี้ การทํางานจะตรงขามกับแบบปอนบน คือ เชื้อเพลิงถานหินจะถูกปอนหรือสงเขาเตาทางดานลาง หรือต่ํากวาตําแหนงทางเขาของอากาศที่สง เขาไปชวยในการเผาไหม ตามรูป Fig. 10 - 27 หนา 168 ถานหินเหลานี้จะถูกสงเขาเตาดวยแรงดัน หรือภายใตความดัน (Under Pressure) โดยรับ อาการจาก Ram and Pusbers ซึ่งมีลักษณะคลายลูกสูบของเครื่องยนต บางชนิดเปนแบบเกลียว (Screw) ตัวดันนี้จะทําหนาที่ดันถานหินไปตามรางใหเคลื่อนตัวลําเขาไปในเตาตลอดเวลา จึงเกิดความ ดันขึ้นในถานสวนลาง ซึ่งจะทําใหถานหินสวนอื่นหรือตอนบนขยับขึน้ สวนบนได วิธีนี้จะทําใหสาร ระเหยที่มีอยูในถานหิน ระเหยขึ้นสูสวนบน จึงทําใหติดไฟไดงายขึน้ และเกิดการเผาไหมขึ้นไดอยาง สมบูรณ ถานหินที่ลุกไหมหมดแลวเปนเถาซึ่งอยูสวนบนสุด จะถูกถานหินตอนลางดันกระจายลง สูที่รองรับเถา ดูรูป Fig. 10 - 31 ถึงแมวาสโตกเกอรแบบปอนลางนี้ จะสามารถทําใหถานหินเกิดการเผาไหมไดอยาง สมบูรณก็ตาม แตก็ไมเหมาะกับถานหินที่เปนผงละเอียด เพราะจะทําใหถานหินนี้ถูกอัดเปนกอน ขณะที่ถูกอัดสงเขาเตาดวยแรงดันและถานหินเปนกองสูงหนามาก กระแสลมเรง (Draft) ที่สงเขา เตาเพื่อชวยในการเผาไหม จึงตองเปนกระแสลมเรงกล (Mechanical Draft) ที่มีความดันสูง สวนตัวดันถานหินเขาเตาก็รบั กําลังขับจากเครื่องจักรไอน้ํา หรือมอเตอรก็ได
102 การควบคุมการเผาไหมทําไดโดยการเปลี่ยนแปลงระยะชัก หรืออัตราเร็วของตัวดัน ถานหิน (Pusher) สวนอัตราหรือจํานวนอากาศที่สงเขาเตา ก็สามารถปรับใหพอเหมาะกันไดทชี่ อง อากาศเขาเตา อากาศที่สงเขาเตาเพื่อชวยการเผาไหมเชือ้ เพลิงนี้ จะผานเขาไปในเตาไดทางชองหรือ พวยรับลม (Tuyeres) ซึ่งติดตั้งอยูภ ายในเตา สโตกเกอรแบบปอนลาง แบงออกได 2 แบบดวยกัน คือ:2.1 ชนิดรางเดียว (Single - Retort underfeed Stoker) 2.2 ชนิดหลายราง (Multiple - Retort underfeed Stoker)
FIG’. 10 - 31 Multiple - retort underfeed stoker. (Courtesy Power)
Taylor Stoker - Section though fuel - bed
103
รูป Fig. 143 เปน Stoker แบบลางชนิด หลายราง ซึ่งไดแสดงใหถึงชองหรือพวยรับลม (tuyeres) รางบรรจุถานหิน และตัวดันหรือสงถานหิน (Ram and Pushers) ใหเคลื่อนขึ้นมาตามราง สวนรูป Fig. 113 เปนรูปตะกรับแบบสายพานหรือแบบตะกรับเลื่อนที่สราง ดวยแผนโลหะหลายแผนประกอบกันเขา ลักษณะคลาย สายพานรถแทรกเตอร
Fig. 143 Tuyeres and Retorts.
Fig. 133 Chain grate showing links and driving Sprocket. 7.3 ระบบการเผาไหมน้ํามันเชื้อเพลิง (Oil burning system) การเผาไหมนา้ํ มันเชื้อเพลิงที่ใชกับหมอน้าํ หรือน้ํามันเตา (Bunker Oil) ซึ่งสวนมากใช กับหมอน้ําสมัยใหม เพราะมีขอดีหลายประการตามทีก่ ลาวไวแลวในเรื่องเชื้อเพลิงและการเผาไหม ระบบน้ํามันเชือ้ เพลิงที่ใชกับหมอน้ํานี้ ประกอบดวยสวนประกอบที่สาํ คัญ ๆ คือ:-
104
1. ถังเก็บ (Storage tank) ใชสําหรับเก็บหรือบรรจุน้ํามันเปนจํานวนมาก ๆ ถังเก็บนี้จะติดตั้งอยู เหนือหรือต่ํากวาระดับพื้นดินก็ได 2. สูบน้ํามันเชือ้ เพลิง (Oil pump) ทําหนาที่ดูดน้ํามันจากถังผานเขาในระบบแลวสงเขาเตา ในกรณีที่ น้ํามันมีความหนืดสูงมากซึง่ จะไหลผานปมไดยาก น้ํามันก็จะไดรับการอุนกอน เพือ่ ใหมีความหนืด นอยลง สูบน้ํามันถูกขับใหหมุนไดดวยเครื่องจักรไอน้ําหรือมอเตอร 3. เครื่องอุนน้าํ มัน (Oil heater) ทําหนาที่อุนน้ํามันเชื้อเพลิง (น้ํามันเตา) ซึ่งปกติมีความหนืดสูง ใหมีความหนืดต่ําหรือใสขึน้ กอนที่จะสงผานหัวพนน้ํามันเขาเตา ทั้งนี้เพื่อใหน้ํามันแตกกระจายเปน ฝอยละออง (Atomized) ไดดี การอุนน้ํามันทําไดโดยใชไอน้ํารอน, หรือขดลวดไฟฟา ถาเปน หัวพนน้ํามันแบบ Mechanical Atomizer น้ํามันจะตองไดรับการอุนใหมีอุณหภูมิสงู 180 - 350 ๐F แบบใชไอน้ํา (Steam Atomized) ประมาณ 150 - 200 ๐ F 4. หมอกรองน้ํามัน (Straimers) ทําหนาที่กรองผลและสิ่งสกปรกตาง ๆ ในน้ํามันออก เพื่อไมใหเกิด การอุดตันในระบบและในทอทางหรือรูของหัวพนน้ํามันเชื้อเพลิง มี 2 ชุด คือ ชุดแรกเปนหมอ กรองหยาบ มีความละเอียด 16 – 20 mesh จะทําหนาที่กรองน้ํามันจากถังกอนสงเขาในระบบ ชุด หลังอยูระหวางทอทางจากเครื่องอุนน้ํามันกับหัวพนน้ํามัน หรือกอนที่จะเขาหัวพนเปนหมอกรอง ละเอียดมีความละเอียด 40 – 60 mesh ทําหนาที่กรองผงหรือสิ่งสกปรกตาง ๆ ที่อาจจะผานจากหมอ กรองชุดแรกเขามา เพื่อไมใหผานไปยังหัวพนน้ํามันซึ่งจะทําใหเกิดการอุดตันขื้นได 5. เครื่องมือวัดและอุปกรณที่ใชในการควบคุมตาง ๆ (Measuring Instruments and Control Equipment) ไดแกเครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดกําลังดันน้ํามัน และลิ้นผอนกําลังดันลิ้นนี้จะทํา
105 หนาที่ลดกําลังดันภายในเครื่องกรองน้ํามันใหต่ําลง เนื่องจากเกิดการขยายตัวเพราะไดรับการอุน ให รอนขึ้น โดยจะทําหนาทีเ่ ปดระบายออก ซึ่งจะปด – เปด ดวยมือหรืออัตโนมัติ 6. เครื่องพนน้าํ มันเชื้อเพลิง (Fuel Oil Burners) ประกอบหรือติดตั้งอยูทางดานหนาหมอน้าํ หรือที่ประตูเตา ทําหนาที่ฉีดหรือพนน้ํามันให เปนฝอยละอองคลายหมอก ผสมคลุกเคลากับอากาศที่สงเขาไปชวยตามอัตราสวนที่เหมาะสมกับ น้ํามัน และเกิดการเผาไหมขึ้นภายในเตา การเผาไหมที่เกิดขึน้ นีจ้ ะมีลักษณะคลายกับการเผาไหม แกสและจะเผาไหมไดอยางหมดจด หมอน้ําใบหนึ่งจะมีเครื่องพนน้ํามันตั้งแต 3 – 9 เครื่อง ทั้งนี้ ขึ้นอยูกับขนาดของหมอน้ํา หัวพนน้ํามันเชื้อเพลิงประกอบดวยสวนประกอบตาง ๆ หลายอยาง คือ หัวฉีด, เครื่อง บังคับอากาศ, ลิ้นปด – เปดน้ํามัน สวนประกอบตาง ๆ ที่ประกอบหัวฉีดเขากับทอทางน้ํามันและ อุปกรณควบคุมการไหลของน้ํามันเขาหัวฉีด แตสวนประกอบที่สําคัญไดแก 6.1 หัวฉีด (Atomizer) หรือเรียกวา “งวงพนน้ํามัน” ประกอบอยูตรงกึ่งกลางชองทางเครื่อง บังคับอากาศ โดยใหตอนปลายยื่นเขาไปในเตา มีหนาที่ทําใหน้ํามันที่ฉีดออกแตกกระจายเปน ฝอยละออง เพื่อจะไดเขาผสมคลุกเคลากับอากาศเปนเนื้อเดียวกันไดงาย และเกิดการเผาไหมไดอยาง หมดจด ตามรูป Fig. 3 – 7 เปนรูปของหัวฉีดแบบ (Mechanical Atomizer) ที่แยกออกเปนสวน ๆ ซึ่งประกอบดวยสวนประกอบที่สําคัญ ๆ คือ ก. นัตครอบปลายหัวฉีด (Tip) ทําหนาที่ยดึ แผนหนาแวน (Sprayer
Plate) ใหแนบติดกับหัวพน (Nozzle) Fig. 3 – 7 Atomizer before and after assembly ข. แผนหนาแวน (Sprayer Plate) มีลักษณะเปนแผนเหล็กกลมแบนทําดวย Chrome nicket stell ตรงกลางเจาะรูเล็ก ๆ เพียงรูเดียว (Orifice) ทางดานหลังของแผนหรืออีกดานหนึ่งของ แผนหนาแวนเซาะทําเปนแองเวารูปทรงกลมเรียกวา “Atomizing Chamber” บนแผนหนาแวนรอบ ๆ Atomizing Chamber เซาะทําเปนรอง (Tangential Slot) หลายรอง โดยมีแนวสัมผัสกับ Atomizing Chamber น้ํามันจาก Nozzle จะผานทางรองเหลานี้ไปยัง Atomizing Chamber น้ํามันที่ผานออก จึงหมุนกระจายออกเปนรูปกรวยเขาเตา แผนหนาแวนนี้เปนตัวทําใหน้ํามันแตกกระจายเปนฝอย ละออง
106 ค. หัวพน (Nozzle) ประกอบอยูระหวางกระบอกฉีดกับแผนหนาแวนหรือถัดจากหนาแวน ออกมา ทําหนาที่เปนตัวน้ํามันจากกระบอกฉีดสงใหแผนหนาแวน โดยเจาะเปนรูน้ํามันหลายรูตลอด ความยาว สวนทางปลายดานที่ติดกับแผนหนาแวนเซาะเปนรองไวโดยรอบ ง. กระบอกฉีด (Barrel) มีลักษณะเปนทอเหล็กกลมยาวปลายทั้งสองทําเปนเกลียวทางปลาย ดานหนึง่ ยึดติดกับ Nozzle, Sprayer Plate และ Tip สวนอีกดานหนึ่งยึดติดกับคอหานหรือขอตอ (Goose Neck or Coupling) ความจุของหัวฉีดหรือจํานวนน้ํามันที่ฉีดออกตอชั่วโมง จะมากนอยขึ้นอยูก ับกําลังดันของ น้ํามันและขนาดรูในแผนหนาแวน (Orifice) ซึ่งหัวฉีดมีขนาดความจุตั้งแต 150 – 5000 ปอนด/ชม. ถาภาระเปลี่ยนแปลงไมมากก็สามารถปรับแตงจํานวนน้ํามันได โดยการเปลี่ยนแปลงกําลังดันของ น้ํามันซึ่งทําไดงาย แตถาภาระเปลี่ยนแปลงมากก็ทําได โดยการเปลี่ยนขนาดของหนาแวน แตถา เปนหมอน้ําขนาดใหญที่มีเครื่องพนน้ํามันหลายอัน เชน ขนาดจํานวน 9 เครื่อง ก็สามารถเพิ่มหรือ ลดภาระไดโดยเพิ่มหรือลดจํานวนเครื่องพนน้ํามัน การทําใหน้ํามันแตกกระจายเปนฝอยละอองนั้นสามารถทําได 3 วิธี ดังนั้น หัวฉีด (Atomizers) จึงแบงออกได 3 ชนิดคือ:6.1.1 ชนิดใชไอน้ํา (Steam Atomizer or Steam Jet) เปนแบบที่ไมตองใชกําลังน้าํ มันสูงมากนัก เพราะใชไอน้ําจากหมอน้ําที่มีกําลังดัน และอุณหภูมิสงู เปนตัวชวยทําใหน้ํามันแตกกระจายเปนฝอยละออง ซึ่งจะเปนฝอยละอองไดดี อัตรา การเผาไหมของน้ํามันหรือจํานวนน้ํามันที่สงเขาเตามีขนาดตั้งแต 500 – 3500 ปอนด/ชม. โดยไม ตองเปลี่ยน Spray pate โดยใชกําลังดันไอน้ําตั้งแต 20 – 70 psi. และกําลังดันน้ํามันตั้งแต 100 – 140 psi. ถาการใชงานหมอน้ําเปนไปดวยดีและถูกตอง จะสิ้นเปลืองไอน้ําในการใชหัวพนชนิดนี้ ประมาณ 1% ของไอน้ําทั้งหมดที่ผลิตได ถาไอน้ํามีกําลังดันต่ํามากหรือเปนไอเปยกความหมดเปลือง ไอน้ําจะมีมากขึ้น หัวฉีดน้ํามันชนิดใชไอน้ํานิยมใชกับโรงงานอุตสาหกรรมบนบก หรือกับแหลงทีห่ า น้ําจืดไดงาย จึงไมนยิ มใชกบั เรือ 6.1.2 ชนิดใชอากาศ (Air Atomizer) คลายแบบใชไอน้ํา แตใชอากาศอัดที่มีกําลังดันสูงเปนตัวชวยทําใหน้ํามันแตก กระจายเปนฝอยละอองแทนไอน้ําหลักการทํางานโดยทั่วๆ คลายกันมากไมนยิ มใชในเรือหรือแหลงที่ หาน้ําจืดยากเพราะเปลืองไอน้ํา เนื่องจากตองใชเครื่องจักรไอน้ําเดินเครื่องอัดลม และยังเปนการ เกะกะเปลืองเนื้อที่อีกดวย หมายเหตุ หัวฉีดน้ํามันแบบใชไอน้ําและอากาศ มีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา ”Spray Burners” และในหัวฉีดน้ํามันบางชนิดเปนทั้งแบบใชไอน้ําและอากาศรวมกัน
107
หัวพนแบบใชไอน้าํ และอากาศรวมกัน 6.1.3 แบบใชกาํ ลังดันของน้ํามันเอง (Mechanical Atomizer) เปนแบบที่นยิ มใชกันมากในแหลงที่หาน้าํ จืดยากหรือในเรือ เพราะเปนแบบที่ สามารถทําใหน้ํามันเปนฝอยละเอียดไดดีโดยไมตองใชไอน้ํา หรืออากาศอัดตามทีก่ ลาวแลว ซึ่งมี ขอเสีย หลายอยาง คือ เปลืองไอน้ํา, เกิดความชืน้ ขึ้นภายในเตา ซึ่งจะทําใหเกิดการผุกรอนขึ้น ได ถาเปน ไอเปยกเปลวไฟอาจดับได, เกิดเสียงดัง ฯลฯ เปนตน กําลังดันของน้ํามันทีใ่ ชมี กําลังดันตั้งแต 150 - 1,000 psi. ซึ่งแลวแตแบบและความจุของหัวฉีด แตสวนมากใชกําลังดัน ตั้งแต 150 - 350 psi. น้ํามันที่มีกําลังดันสูงนี้จะผาน Nozzle ไปยัง Sprayer Plate แลวแตกเปน ฝอยละอองเขาเตาซึ่งไดกลาวแลวในหัวขอ 6.1
Mechanical Atomizer
108 หัวพนเริ่มติดไฟ (Lighting – up Burner) เปนหัวพนน้ํามันเชื้อเพลิงอีกชนิดหนึ่ง ที่ใชสําหรับจุดติดไฟหมอน้าํ ครั้งแรกหรือเมื่อยังไม มีไอน้ํา ทั้งนี้เพราะน้ํามันเตาที่ใชกับหมอน้ํา เปนน้ํามันที่มีความหนืดสูงจะจุดใหลุกไหมในหัวพน น้ํามันไดจะตองอุนใหรอนกอนดวยไอน้ําหรือขอลวดไฟฟา แตน้ํามันเชื้อเพลิงทีใ่ ชกับหัวพนเริม่ ติด ไฟเปน น้ํามันที่มีความหนืดต่ําหรือใส เชน น้ํามัน High Speed ที่ใชกับเครื่องยนตดีเซล ซึ่ง มีจุดวาบไฟและติดไฟต่ํากวาน้ํามันเตา มาก จึงติดไฟไดงายเพียง แตทําใหเปน ฝอยละอองแลวใชเปลวไฟ หรือประกาย จาก การสะปาก (Electricspark) เขาไป ใกล ก็จะเกิดการลุกไหมขนึ้ ได การใช หัวพนเริ่มติดไฟ จะตองใชไปจนกระทั่ง เกิดไอน้าํ สามารถใชอุนน้ํามันหรือ เดินเครื่องอัดอากาศได ก็เปลี่ยนมาใชหัวพนใชการตอไป ลักษณะของหัวพนเริ่มติดไฟ ก็คลายกับหัวพนน้ํามันทัว่ ไปแตทอทางน้ํามันจากปมที่จะตอ เขากับหัวพนจะยื่นเขาไปในเตาหรือดานหนาของหัวพนกอน ทั้งนี้เพื่อใหเปลวไฟจากหัวพนชวยอุน น้ํามันในทอทางของตัวเองใหรอน จึงเผาไหมไดดีและเกิดควันนอย (ตามรูป) 6.2 เครื่องบังคับอากาศ (Air Register) ติดตั้งอยูทางดานหนาหรือที่ประตูเตา มีหนาที่บังคับอากาศจากภายนอกหรือจากพัดลม ของกระแสลมเรงกล (Mechanical Draft) ที่สงเขาเตาใหเกิดการหมุนเหวี่ยงตัวดวยความเร็วสูง เพื่อทําใหอากาศและฝอยน้ํามันผสม คลุกเคลาเปนเนื้อเดียวกัน ซึ่งจะทําใหเกิดการเผาไหมหมดจด ตามรูป Fig 3 – 8. แสดงใหเห็นถึงการติดตั้งและสวนประกอบตาง ๆ ของเครื่องบังคับอากาศ ซึ่ง ประกอบดวนสวนประกอบที่สําคัญคือ.6.2.1 ประตูลม (Air door) ทําหนาทีเ่ ปด – ปดอากาศที่สงผานเขาเตาหรือเครื่อง บังคับอากาศ ซึ่งปกติจะเปดเต็มที่ หรือปดสนิท (Fully open or fully closed) คือเมื่อประตูลมเปด อากาศจากภายนอกจะวิ่งผานเขาไปดวยความเร็ว แลวเกิดการหมุนเหวี่ยงตัวดวยกรวย กระจายลม (Diffuser plate) และจะปดไมใหอากาศเขาเมื่อปดน้ํามันเขาหัวฉีดหรือเมื่อดับไฟเลิกใชหมอน้ํา 6.2.2 กรวยกระจายลม (Diffuser plate) มีลักษณะเปนรูปกรวยหรือคลายจานทํา ดวยแผนเหล็กเจาะเปนชอง ๆ เพื่อใหอากาศจากประตูลมที่ผานไปเกิดการหมุนเหวีย่ งตัว (Whirling motion) เพือ่ ผสมคลุกเคลากับละอองน้ํามันจากหัวฉีดในขั้นแรก อากาศจากภายนอกที่ผานกรวย กระจายลมเขามาแลวนี้เรียกวา “Primary air” นอกจากนีย้ ังเปนตัวชวยปองกันการแลบกลับของ เปลวไฟจากหัวฉีดอีกดวย
109 6.2.3 แผนกั้นหรือครีบบังคับอากาศ (Air foil) มีลักษณะเปนแผนเหล็กจํานวนมากติด ตั้งอยูที่ทอทางอากาศดานในถัดจากกรวยกระจายลมเขาไปทําหนาที่เปลี่ยนทิศทางการไหลของอากาศ จากกรวยกระจายลมหรือ primary air ใหเกิดการหมุนเหวี่ยงตัวมากขึ้น ซึ่งทําใหละอองน้ํามัน และอากาศผสมคลุกเคลากันดียิ่งขึ้น อากาศที่ผานครีบบังคับอากาศเขามานี้เรียกวา “Secondary air” 6.2.4 กระบอกสวมหัวฉีด (Distance piece) มีลักษณะเปนทอเหล็กกลมยาวประกอบอยู ที่ประตูเตา ปลายดานในยึดติดกับกรวยกระจายลม อีกดานหนึ่งติดกับประตูเตา ทําหนาที่หอหุมหรือ รองรับหัวฉีด หัวฉีดจะสวมอยูห รือเคลื่อนไปมาอยูภ ายในทอนี้ หัวฉีดใดที่ไมไดใชกจ็ ะเคลื่อน เขามาอยูในทอนี้เพื่อปองกันหัวฉีดสกปรก เนื่องจากเขมาจับ
110
บทที่ 8 น้ําเลี้ยงหมอน้ํา (BOILER FEED WATER) 8.1 น้ําเลี้ยงหมอน้ํา (Boiler feed water) น้ําเลี้ยงที่ใชกบั หมอน้ําแบงออกได 3 ลักษณะ คือ :1. น้ําในหมอ (Boiler water) หมายถึงน้ําที่ตกคางอยูภายในหมอน้ํา น้ําในหมอนี้จะตองรักษาใหสะอาดดวยสารเคมี ตามที่กลาวแลว 2. น้ําเลี้ยง (Feed water) หมายถึงน้ําที่ใชสําหรับทดแทนน้ําในหมอที่สูญเสียไปเนือ่ งจากการกลายเปนไอ น้ํานี้ ไดจากการนําเอาไอเสียหรือไอน้ําที่ใชการแลวมาดับหรือกลั่นใหเปนน้ําตามเดิมดวยหมอดับไอ (Condenser) 3. น้ําอะไหล (Make up feed water) หมายถึงน้ําทีส่ ูบเขาหมอน้ําเพื่อทดแทนน้าํ ที่สูญเสียไปเนื่องจากการรัว่ ไหลตาง ๆ ถา เปนในเรือโดยเฉพาะเรือรบจะไดจากเครื่องกลั่นน้ํา จึงไมจําเปนตองรักษาใหสะอาดกอนดวยสารเคมี แตถาไดจากแหลงน้ําจืดจากธรรมชาติ จะตองนํามาทําใหสะอาดเสียกอน เพราะน้ําสะอาดบริสุทธิ์ ไมไดเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งจะไดกลาวตอไป 3.1 น้ําฝน ไดจากธรรมชาติ ยังไมจดั วาเปนน้ําบริสุทธิ์ เพราะยังมีฝุนละอองและแกสตาง ๆ เจือ ปนอยู ไดแก N2, O2, CO2 และจากการที่ฟาแลบอาจมี NH4 NO3 และอาจมีเขมาละลายปนอยูด วย ดังนั้นฝนที่ตกลงมานาน ๆ จะสะอาดกวาเมื่อเริ่มตก 3.2 น้ําในแมน้ํา น้ําในแมน้ํานีร้ วมถึงน้ําในบอ, ทะเลสาบและในคลองดวย น้ําเหลานี้กค็ ือน้ําฝนนั่นเอง ที่ไหลผานดินและภูมิประเทศมาเปนน้ําดังกลาว ดังนั้นน้ําในแมน้ํานีจ้ ะมีสิ่งสกปรกละลายเจือปนอยู มาก เชน ไบคารบอเนตของ Ca, Mg, Fe และเกลือ พวกทีไ่ มละลายน้ํา คือ พวกสารแขวนลอย ไดแก โคลน, ดิน, ทราย เปนตน
111
3.3 น้ําพุ ผิดกับน้ําในแมน้ําลําคลอง คือ อยูใตดินและถูกกรองดวยดินอีกชั้นหนึ่ง มีเกลือแร ปนอยูมาก และมีสารอินทรียซึ่งอาจเปนกรดตาง ๆ 3.4 น้ําทะเล เปนน้ําทีม่ ีสารละลายเจือปนอยูมาก และมากกวาน้ําชนิดอื่น ๆ ทีก่ ลาวมาแลว สารตาง ๆ ทีป่ นอยูในน้ําทะเลเหลานี้เปนตัวทําใหเปนน้าํ กระดาง ซึ่งจะเปนอันตรายรายแรงมากตอ หมอน้ําและจะตองลบลางดวยวิธีเคมี สารที่สําคัญที่ละลายอยูในน้ําทะเลไดแก
Sedium Chloride (Na Cl) Magnisium Chloride (Mg Cl2) Magnisium Sulphate (Mg2 SO4) Calcium Sulphate (Ca SO4) Potassium Sulphate (K2 SO4) Magnesium Bromide (Mg Br2) Calcium Carbonate (Ca CO3)
Parts per million (p.p. m) 27215 3807 1658 1260 865 76 121
Ibs/ton of sea Water 54.430 7.614 3.314 2.524 1.726 0.152 0.242
นอกจากนี้ยังประกอบดวย Na Br. K CI, Mg CO3, K2 CO3 และเกลือของธาตุที่หา ยากอื่น ๆ ละลายปนอยูเ ล็กนอย คําวา PPM หรือ Parts Per Million เปนหนวยทีใ่ ชวิเคราะหการละลายที่ปนอยูในน้ํา คิดเปนจํานวนสวนของสารที่ละลายปนอยูในหนึ่งลานสวนของน้ําทีต่ รวจ โดยคิดเปนน้ําหนักตอ น้ําหนัก เชน น้ําเลี้ยงที่ใชเติมหมอน้ํามีความกระดาง 1 PPM. หมายความวาน้ําเลี้ยง 1,000,000 ปอนด มีสารที่เปนความกระดางเพียง 1 ปอนดปนอยู หนวยวิเคราะหอีกอันหนึ่งคือ สมบูรณตอลานเขียนดวยตัวยอวา epm (Eguivalent per Million) คิดเปนน้ําหนักตอน้ําหนักเชนเดียวกัน แตในการวิเคราะหใชเปน PPM. ทั้งหมดก็ได 1 Grain = 0.06 Gram 1 Grain = 17.1
PPM
112 ตารางความกระดางของน้ํา ชนิดของน้ํา น้ําออนมาก น้ําออนธรรมดา น้ํากระดาง น้ํากระดางปานกลาง น้ํากระดางมาก
Total hardness (PPM. Ca CO3) นอยกวา 15 15 - 16 61 - 120 121 - 180 180 ขึ้นไป
น้ําออน (Soft water) คือน้ําที่ไมมีเกลือของ Mg, Ca และสารพวกไบคารบอเนต, คารบอเนต, ซัลเฟต, คลอ ไรดละลายปนอยูหรือมีอยูน อ ยมาก เมื่อฟากสบูจะเปนฟองไดงายและมีฟองมาก ไดแก น้าํ ฝน น้ําประปา เปนตน น้ํากระดาง (Hard water) คือน้ําที่ถูกสบูแลวเปนฟองไดยากหรือไมเปนฟองเลย คือตรงขามกับน้ําออน เพราะมี เกลือของ Mg และ Ca ละลายปนอยูม าก น้ํากระดางนี้ถานําไปใชเปนน้ําเลี้ยงกับหมอน้ําจะเปน อันตรายตอหมอน้ํามาก ซึ่งจะไดกลาวตอไป ดังนั้นกอนจะนําใช จะตองทําใหสะอาดหรือทําใหเปน น้ําออนเสียกอน น้ํากระดางแบงออกได 2 ชนิด คือ :1. น้ํากระดางชั่วคราว (Temporary hard water) คือน้ํากระดางที่มีเกลือของ Mg และ Ca คือ Mg (H CO3)2 และ C2 (H CO3)2 อยางใดอยางหนึ่งหรือทั้งสองอยาง ละลายปนอยู แกดว ยการตมสามสมการ คือ Ca (H CO3)2 + heat Ca CO3 + CO5 + H2O 2. น้ํากระดางถาวร (Permanent hard water) คือน้ํากระดางที่มีเกลือ ซัลเฟต, คลอไรด คารบอเนตและไนเตรดของ Mg และ Ca ละลายปนอยู จะแกโดยการตมแบบน้ํากระดางชั่วคราวไมได เพราะตะกรันของพวกซัลเฟตแข็งตัว มาก จึงตองแกดวยสารเคมีซึ่งจะไดกลาวตอไป หมายเหตุ น้ํากระดางถาวร มักมีเกลือของพวก SO4 สวนมาก Carbonate และ Bicarbonate ออนจึงทําใหน้ําเปนน้ํากระดางชั่วคราวและแกไดงาย
113
8.2 สารละลายคลอไรด (Soluble Mineral matter Chlorides) ในน้ําทะเลมีสารละลายพวกคลอไรด ปนอยูจํานวนมาก คือ Na CI และ Mg Cl2 สําหรับ Na CI หรือเกลือแกง มีอยูประมาณ 78 % แตไมเปนอันตรายมากเหมือนชนิดอื่นเพราะไม ทําใหเกิดตะกรัน สามารถทําใหเปนกลางไดเกือบหมด และงายตอการตรวจวัด ฉะนั้นถาตรวจพบวา มีเกลือในน้ําเลี้ยงหรือน้ําในหมอ แสดงวามีการรัว่ ไหล และอาจเปนการแสดงถึงสมรรถภาพของ เครื่องกลั่นน้ําดวย สาเหตุที่มีเกลือหรือน้ําทะเลเขาหมอไดนั้น เนื่องมาจากการรั่วไหลของระบบตาง ๆ ดังนี้ :1. หมอดับไอใหญและหมอดับไอชวย 2. เครื่องกลั่นน้ํา 3. หมอดับไอเปาแกลนด (เครื่องกังหันไอน้ํา) 4. ลิ้นโบลกนหมอรั่ว (ขณะหมอน้ําไมไดใชงาน) 5. ทางดูดของระบบน้ําเลี้ยงและทอทางระบาย ที่วางไวใตพื้นหอง 6. ตะเข็บหรือหมุดย้ําถังน้ําเลี้ยง 7. น้ําทะเลที่ใชดบั ไอในหมอดับไอ ผลที่เกิดจากโซเดียมคลอไรด (Effects of Sodium Chloride) น้ําในหมอหรือสารละลายคลอไรดจะเกิดเกล็ดเกลือ (Scale forming Salt) เกล็ดเกลือที่ เกิดขึ้นจะกอปญหายุงยากกับหมอน้ําหลายอยาง คือ เกิดเปนเกล็ดเกลือเกาะตามผิวภายในหลอดและ ภายในหมอ นอกจากนี้จะทําใหเกิดน้ําเปนฟอง (Foaming), น้ําพลาน (Cary over) น้ําเปนฝอยละออง (Priming) ซึ่งเปนอันตรายตอหลอดน้ํา, ทอไอและเครื่องจักรและยังทําใหประสิทธิภาพของเครื่องจักร จะลดลง พวกคลอไรดไมทําใหเกิดตะกรัน แตทําใหเกิดฟอง แตเมื่อทําปฏิกิริยากับพวกซัลเฟต จะกลายเปนเกลือซัลเฟตและทําใหเกิดตะกรันได เมื่อไดรับความดันและอุณหภูมิสงู จะทําปฏิกิรยิ า กับ H ในน้ํากลายเปน H CI เมื่อระเหยไปจะทําการกัดกรอนสวนตาง ๆ การเกิดฟอง (Foaming) หมายถึงการเกิดเปนฟองไอขึน้ ที่ผิวหนาของน้ําในหมอพัก ไอ สาเหตุเนื่องจากน้ําในหมอสกปรก หรือมีเกลือมาก ฟองที่ผิวหนาน้ําจะเปนตัวกั้นไมใหไอน้ํา ระเหยไปไดงาย น้ําพลาน (Priming) หมายถึงการเกิดไออยางผิดปกติและเกิดเปนจํานวนมากกระจาย อยูผิวหนาน้ํา ซึ่งจะทําใหละอองน้ําหรือความชิ้นปนไปกับไอน้ําไดงาย สาเหตุเนื่องมาจากเรงไอ ทันทีทันใด, น้ําในหมอพักไอมีมากเกินไปหรือเรือโคลง
114 ความชื้นหรือละอองน้ําที่ปนไปกับไอน้ําเนื่องจากการเกิดฟอง เพราะน้ําสกปรกนัน้ จะ ทําใหเกิดคราบปูนจับหรือเกาะติดตามทอทางไอเผา 2 ครั้งและอื่น ๆ และประสิทธิภาพของไอน้ํา ตกต่ําลง การลบลางและปองกันสารคลอไรดไมใหเกินกําหนด (Counter action and prevent exessive Chloride Content) ทําไดโดยถายน้ําในหมอออกเสียบาง แลวเติมน้ําสะอาดเขาแทน เทาจํานวนที่ถายออก การถายน้ําออกนี้ทําไดโดยเปดกอกโบลฟอง (Surface blow off Cock) เพราะสารละลายคลอไรด จะมีความเขมขนแถวบริเวณผิวหนาน้ํา อีกวิธีหนึ่งคือ ปลอยใหสารละลายคลอไรดถึงเกณฑ แลวเปลี่ยนน้ําใหมทั้งหมอ
8.3 สารละลายความกระดาง (Solution mineral matter – hardness) น้ําที่เกิดฟองสบูไดยากหรือน้ํากระดาง เปนน้ําที่มีสารละลายความกระดางปนอยูมาก สารละลายความกระดางเหลานี้ไดแกเกลือของ Ca และ Mg (Ca SO4, Mg SO4), พวกคารบอเนต (CO3) และไบคารบอเนตเปนตน Ca SO4 (แคลเซี่ยมซัลเฟต) เปนเกลือที่เปนอันตรายตอหมอน้ํามากที่สุด เพราะจะเกิด เปนคราบปูนแข็ง จับแนนภายในหลอดและเปลือกหมอ จนไมสามารถเอาออกไดดวยเครื่องมือกล Ca เมื่อรวมกับคารบอนเนตไอออนจะกลายเปน Ca CO3 ซึ่งไมละลายในน้ําและไมยึดติดแนนกับ หลอดมากนัก ลักษณะคลายโคลน จึงเปนอันตรายนอยกวา เพราะถายออกไดงาย แตถึงอยางไรก็ทํา ใหการถายเทความรอนลดลง ตะกรันของพวก SO4 และ Si O4 (ซิลิเกต) จะแข็งมาก แตพวก Carbonate และ Bicarbonate จะออน ผลที่เกิดจากความกระดาง (Effect of hardness) 1. เกิดคราบปูน (Scale) จับตามผนังหลอดและหมอน้ํา ถาหนามากจะทําใหเกิดการ ถายเทความรอนนอยลง เพราะเปนฉนวนความรอน เมื่อหลอดไดรบั ความรอนมาก จะทําใหหลอด แตกหรือละลายได 2. สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากคราบปูนดังกลาวเปนฉนวนความรอน น้าํ จะ เดือดกลายเปนไอชา จากการคํานวณพบวา ตะกรันหนา 1 / 16” เปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึน้ 2 % ” 1 / 8” ” 28 % ” 1 / 4” ” 50 % 3. ตองเสียกําลังในการขับปมน้ํามากขึ้นเพราะทอทางน้ําแคบลง (ตัน) น้ําจะไหลวนเวียน ยากขึ้น ทําใหอายุใชงานของปมสั้นลง เพราะตองทํางานหนักขึ้น
115 การลบลางและปองกันความกระดาง (Counter acting and Preventing hardness) เนื่องจากน้ําทีใ่ ชสําหรับเติมหมอน้ํา, ไดมาจากแหลงน้ําตาง ๆ หลายแหง ซึ่งแตละแหง จะหาน้ําที่เหมาะสมจริง ๆ ไมได สิ่งสกปรกตาง ๆ หรือสิ่งที่เจือปนมาเหลานี้ เมื่อสะสมกันมากขึน้ ก็ จะกอตัวและเกิดเปนอันตรายตอหมอน้ํา ตามที่กลาวมาแลวจึงจําเปนตองมีการ Treatment เพื่อลบ ลางความกระดาง โดยการใชสารเคมีหมอน้ํา (Boiler Compound) จุดประสงคในการใชสารเคมี เติมลงในหมอน้ําก็คือ :1. ทําใหน้ําในหมอน้ําเกิดความเปนดาง 2. ปองกันการเกิดคราบปูน และไมใหคราบปูนจับแนน 3. ทําใหสิ่งไมบริสุทธิ์ตกตะกอน กลายเปนโคลน และถายออกไดงาย 4. ปองกันการผุกรอน เนื่องจากการเกิด Oxidation สารเคมีที่ใชเติมหมอน้ํา ไดแก Disodium phosphate (Na2 H PO4) 4 สวนโดยน้ําหนักหรือประมาณ 48 % 3 สวนโดยน้ําหนักหรือประมาณ 39 % Sodium carbonate (Na2 CO3) แปงขาวโพด (Corn starch) 1 สวนโดยน้ําหนักหรือประมาณ 13 % Disodium phosphate และ Sodium carbonate เมื่อรวมตัวกับ Calcium Sulphate จะ ทําใหเกลือหมดฤทธิ์ลงและชวยละลายตะกรันตาง ๆ ออกรวมตัวกันเปนกอน จึงไมเกิดคราบปูน Sodium Carbonate นอกจากจะมีคณ ุ สมบัติดังกลาวแลว ยังใชสําหรับปรับจํานวนดาง ของน้ําในหมอ และยังชวยละลายตะกอนที่จะกอตัวเปนเกลืออีกดวย สวนแปงขาวโพดนั้น ทําหนาที่หลายอยาง คือทําใหตะกรันที่ละลายออกเปนโคลนหรือ เปนเมือก ซึ่งทําใหเกิดการไหลตัว หรือถายออกทิ้งภายนอกหมอไดงาย, ชวยลด O2 ในน้ําคือ เมื่อ รวมตัวกับ O2 ในน้ําจะกลายเปนเมือกแลวจมลงกนหมอ โดยจะมีลักษณะเปนเยื่อบาง ๆ เคลือบตาม ผิวภายในหมอ ซึ่งเปนการปองกันไมให O2 เขาถึงเนื้อโลหะ นอกจากนีย้ ังชวยปองกันไมใหเกิด ฟองและน้ําพลาน การเติมสารเคมีหมอน้ําเขาหมอมีหลายวิธี แตที่นิยมใชในเรือโดยเฉพาะในเรือรบทําได โดยละลาย Boiler Compound ลงในทอทางดูดของสูบน้าํ เลี้ยงเขาหมอ (Feed water Pump) โดยตรง เกณฑการใชสารเคมี กําหนดใหใชสูงสุดเพียง 40 ปอนด ตอน้ํา 10,000 แกลลอน ฉะนั้นเมื่อถึงเกณฑกําหนดแลว จะตองถายออกหรือเปลีย่ นน้ําใหม
8.4 สารแขวนลอย – น้ํามัน (Suspened matter – Oil) สารแขวนลอยน้ํามัน ไดแกพวกน้ํามันหลอลื่นและน้ํามันเชื้อเพลิง ทีร่ ั่วไหลผานเขาไป ในหมอน้าํ สาเหตุที่น้ํามันรัว่ ไหลผานเขาไปในหมอน้ําได เพราะ :1. หมออุนน้ํามันเชื้อเพลิงและหมออุนน้ํามันหลอลื่นรั่ว 2. แปบไออุนน้ํามันในถังรั่ว
116 3. น้ํามันหลอลื่นจากเครื่องจักร ที่ปนหรือรวมตัวไปกับไอเสีย เมื่อไอเสีย (ไอน้ํา) กลั่นตัวเปนน้ําแลวจะถูกสูบสงเขาหมอ น้าํ มันจึงเขาหมอได ผลเสียที่เกิดจากน้ํามันเขาหมอน้ํา 1. ทําใหเกิดฟอง ซึ่งจะทําใหเกิดความชื้นปนไปกับไอน้าํ ได 2. เกิดคราบน้าํ มันจับตามผิวภายในหมอ และหลอดน้ํา เชนเดียวกับคราบปูน ซึ่งจะทํา ใหน้ําชํารุดเสียหายได 3. ทําใหเกิดการหมุนเวียนของน้ําชาลง หรือหยุดการไหลวนเวียนได เนื่องจากน้ํามัน เกาะเปนกอนกลมอุดหลอด 4. เกิดเปนกรดซึ่งจะทําใหเกิดกรดผุกรอนได การตรวจหาน้าํ มันในน้าํ ยังไมมีวิธกี ารตรวจ แตทราบไดโดยดูจากหลอดแกววัดระดับน้ํา และดูจากน้ําที่ระบาย ออกจากหมออุนน้ํามันเชื้อเพลิงและหมออุนน้ํามันหลอลื่น โดยจัดใหน้ําที่ระบายออกจากหมออุนมา รวมกันในถังตรวจ และจะตองตรวจทุก ๆ ชั่วโมง กอนจะสงไปยังถังน้ําเลี้ยง การลบลางและปองกันไมใหน้ํามันเขาหมอน้ํา 1. ใชหมอน้ํากรอง กรองน้ําเลี้ยงเขาหมอ 2. อยาสงน้ําเลี้ยงที่มีน้ํามันเขาหมอ คือถาตรวจพบในถังตรวจใหถายทิ้ง 3. ทําความสะอาดดวยเครื่องมือกล 4. ทําความสะอาดโดยการตมดวยสารเคมี (Boiling Out) สารแขวนลอย – นอกจากน้ํามัน (Suspened matter – other than oil) สารแขวนลอยเหลานี้ไดแก สนิมของโลหะตาง ๆ (Iron oxide) สิ่งสกปรกและโคลนที่ เกิดจากสารเคมีหมอน้ําและสิ่งสกปรกตาง ๆ ที่เกิดขณะซอมทําหมอน้ํา เปนตน สารแขวนลอยที่มีน้ําหนัก เชน สนิมของโลหะตาง ๆ ไมคอยเปนอันตรายตอหมอน้ํา เพราะจะไหลไปกับน้ํา และมักไปสะสมอยูในหมอพักน้ําและ Header ซึ่งถายออกไดงาย สวนสาร แขวนลอยประเภทที่มนี ้ําหนักเบา เชน แปงและสารที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี จะกระจายไปทัว่ จับ เปนคราบตามผิวภายใน เมื่อไดรับความรอนจะเปนคราบแข็ง และมีอันตรายเชนเดียวกับคราบปูน นอกจากนี้จะทําใหเกิดฟองดวย
117
Impuriy
Trouble and Limit of Tolerance in feed water Trouble Limit of Tolerance in feed water
O2 CO2 Ca, Mg, Salts Fe Si O2 Na alkalinity Total dissolved Solids in boiler water Turbidity Oil
Corrosion ” Scale
0.03 cc per liter 3 ppm. 20 (low pressure) to 2 (highpressure) ppm as Ca CO3 Scale Trace Carry over, Scale 40 (low pressure) to 5 (high pressure) pmm Embrittlement 5 ppm as CaCO3 at high press. Foam Variable at low press. Priming Foam Changing according to Boiler steam press. Sludge Sediment 5 ppm or less Foam 5 ppm or less
การลบลาง และปองกันทําไดโดยถายออก ดวยลิ้นโบลกนหมอ (Bottom blow off cock) ทุก ๆ 200 ชั่วโมงใชงานและหลังจากดับไฟหมอน้ําแลว 2 ชั่วโมง (รอใหตกตะกอน)
8.5 ลักษณะของน้ําเลี้ยง น้ําเลี้ยงที่ใชเติมหมอน้ํา ควรเปนน้ําที่สะอาด, บริสุทธิ์จริง ๆ ตามที่กลาวมาแลวใน ตอนตน ซึ่งในทางปฏิบัติจริง ๆ แลวไมสามารถจะทําได แตอยางไรก็ตาม น้ําเลี้ยงที่ใชเติมหมอน้ํา ควรเปนน้ําที่มลี ักษณะที่สําคัญ ๆ ดังนี้ คือ :1. เปนน้ําออน หรือน้ําที่บริสุทธิ์มากที่สุด ไมควรมีความกระดางเกิน 0.5 emp. (Equivalent Per million) 2. น้ําเลี้ยงที่ใชกับหมอน้ําทีม่ ีกําลังดันสูง จะตองมีความสะอาดมากกวาหมอน้ําที่มี กําลังดันต่ํา 3. น้ําเลี้ยงหมอน้ํา จะตองมีความเปนดางเล็กนอย เพื่อลบลางความเปนกรดของน้ําที่จะ เกิดขึ้นภายหลัง และเพื่อทําใหแม็กนิเซีย่ มคลอไรดซึ่งเปนเกลือที่รายแรงที่สุดของหมอน้ํา ใหเปน กลาง
118 การทําใหเปนดางนั้น ทําไดโดยเติมสารเคมีเชนโซเดี่ยมคารบอเนต (Na2 CO3) หรือ โซเดี่ยมฟอสเฟต Na2PO3 ลงในน้ําเลี้ยง แตตองอยูในพิกัด เพราะถามากไปจะกลับเปนผลเสียตอ หมอน้ํา คือจะเกิดเปนตะกรันขึ้นไดเชนเดียวกัน การทําใหน้ําเลี้ยงเปนดางดังกลาว จะชวยทําใหตะกรันแข็งประเภทซัลเฟตลดนอยลง ดวย เพราะตะกรันที่เกิดขึ้นคือ Ca CO3 เปนตะกรันที่ออนสามารถลบลางหรือนําออกไดงาย
8.6 การปองกันการเกิดคราบปูนและการทําใหน้ําเปนน้ําออน การทําใหน้ําเปนน้ําออน เพื่อปองกันไมใหเกิดคราบปูนหรือเกิดตะกอนไดนนั้ แบงออก ไดเปน 3 วิธีการใหญ ๆ คือ :1. การทําใหสะอาดกอนเขาหมอ (External Treatment) เปนการทําความสะอาดน้ําทีจ่ ะนํามาใชเปนน้ําเลี้ยง กอนที่จะสูบสงเขาหมอ การทํา ความสะอาดน้าํ กอนเขาหมอ ยังแบงออกไดหลายวิธี คือ.1.1 โดยวิธีกล (Mechanical Processes) ไดแกการทําใหใส (calarification) การทําใหตกตะกอน, การกรอง และวิธีอื่น ๆ ที่ เหมาะสม แตวิธีนี้ไมสามารถทําใหเปนน้ําออนหรือบริสุทธิ์ได 1.2 โดยวิธีเคมี (Chemical Processes) เปนการทําใหน้ําเปนน้ําออนโดยผานสารเคมี สารเคมีนี้จะทําปฏิกิริยากับความ กระดาง คือ ทําหนาที่จับอณูของซัลเฟต (SO4) คารบอเนต (CO3) และคลอไรด (CI) สารเคมีนี้คือ ซีโอไลท (Zeolite) บางทีเรียกเพอรมวิ ทิตหรือเพอรมิวไททเปนทรายธรรมชาติ แตปจจุบันสามารถทําขึ้นได จากสารประกอบโซเดี่ยม โดยทําเปนเม็ดเล็ก ๆ ที่นยิ มใชกันมาก ไดแก Na2 AI2 Si2 O8 (Na – Zeolite) เขียนยอ ๆ คือ Na2 Z แตบางชนิดที่ทําขึ้นไมมี Si อยูดว ย สารเคมีดังกลาวนี้ เมือ่ ใชไปนานตามระยะเวลาทีก่ ําหนด หรือเมื่อใชผานน้าํ ใน ปริมาณที่กําหนดแลว สารเคมีนี้ก็จะเสื่อมคุณภาพ เพราะสารประกอบของโซเดียม (Na) หมดไป แตก็สามารถทําใหกลับมีคุณสมบัติตามเดิมได โดยนําไปผานโซเดียมคลอไรด (Na CI) เหลวที่รอน และเขมขน ปฏิกิริยาทางเคมีระหวางน้ํากระดางกับสารซีโอไลทเพื่อเปนน้ําออนเปนดังนี้คือ.Ca SO4 + Na2 Z Na2 SO4 + Ca Z 2 Na H CO3 + Mg Z Mg (H CO3)2 + Na2 Z ปฏิกิริยา กับ Na CI เพื่อคืนสูสภาพเดิมเปนดังนี้ Ca Z + 2 Na CI Na Z + Ca CI2
Mg Z + 2 Na CI
Na2 Z + Ma CI2
119 การทําน้ําใหเปนน้ําออนดวยวิธีเคมี หรือดวย Zeolite นี้ สวนมากใชกับโรงงานขนาด ใหญเพราะทํางานไดผลดี 1.3 โดยวิธีใชความรอน (Thermal Processed) ไดแกการตม, การกลั่น เปนตน การตม คือ การใหความรอนแกน้ํา สามารถทําใหน้ําเปนน้าํ ออนได ถาน้ํานั้น เปนน้ํากระดางชั่วคราว การกลั่น เปนวิธีที่ทําใหน้ํา เปนน้ําออนที่บริสุทธิ์ไดดีที่สุด 2. การทําใหน้ําสะอาดเมื่ออยูในหมอ เปนการทําความสะอาดน้ําภายในหมอ ขณะที่หมอน้ํากําลังใชงานอยูหรือบรรจุเขาไป ภายในหมอน้ําแลว เพื่อปองกันไมใหน้ําในหมอสกปรก คือ มีเกลือมาก, มีความเขมขนสูง ซึ่งจะทํา ใหเกิดฟอง, น้ําพลานตามที่กลาวมาแลว การทําใหน้ําในหมอน้ํา สะอาดในขณะอยูในหมอหรือขณะใชงานนัน้ ทําได 2 วิธี คือ.1.4 โดยใชสารเคมี (Boiler Compound) ไดกลาวไวแลวในเรื่องสารละลายความกระดาง 1.5 โดยถายน้าํ ในหมอออก (Blow off) ทําไดโดยการถายน้ําในหมอออกบางสวนเมื่อตรวจพบวาน้ําในหมอสกปรกถึงเกณฑ ที่จะถายออก แลวเติมน้ําสะอาดเขาแทน เทากับจํานวนที่ถายออก หรือจะปลอยใหถึงเกณฑแลว เปลี่ยนน้ําในหมอใหมทั้งหมดก็ได
8.7 การตรวจน้ําเลี้ยงและน้ําในหมอ มีวิธีการตรวจ 4 วิธี คือ.1. ดวย Hydrometer หรือ Salinometer 2. ดวยกระดาษลิตมัส (Litmus paper) 3. ดวยไฟฟา (Electrical salinity indicator) 4. ดวยวิธีเคมี (Chemical Test) 1. การตรวจดวย Hydrometer หรือ Salinometer เปนการตรวจหาความเขมขนหรือจํานวนเกลือของน้ําในหมอน้ํา แตเปนการวัดแบบ หยาบ ๆ เทานั้น คือไมสามารถบอกจํานวนเกลือในน้ําที่แนนอนได ลักษณะของเครื่องวัดคลายลูก ลอยของเครื่องวัดความเขมขนน้ํายาแบตเตอรี่เรียกวา “Salinometer” หรือ “Hydrometer” ทําดวย ทองเหลืองหรือแทงแกว ทีล่ ูกลอยเครื่องวัดมีขีดและตัวเลขบอกไว คือ 0, 1/32, 2/32, 3/32 และขีด Blow ซึ่งอยูระหวาง 2/32 และ 3/32 ถาระดับน้ําที่ตรวจอยูที่ 0 แสดงวาน้ําทีว่ ัดเปนน้ําบริสุทธิ์ ขีด 1/32 แสดงวาน้ํามีเกลืออยู 1 สวน ในจํานวนน้ําทั้งหมด 32 สวน หรือ 5 ออนซตอน้ํา 1 แกลลอน
120 ถาอยูที่ขีด Blow แสดงวาน้ํามีเกลือสูงถึงเกณฑจะตองถายออก เครื่องวัดนีว้ ัดที่อุณหภูมิ 200๐F บางแบบเขียนเปนตัวเลขบอกไวคือ เลข 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 ถาระดับน้าํ ที่วัดอยูที่ขดี 10 แสดงวาน้ําทีว่ ดั มีความเขมขน 1.10 ของน้ํา บางชนิดก็บอกเปนจํานวนเกลือตอน้ํา 1 แกลลอน ซึ่ง รายละเอียดจะเขาใจไดจากคูม ือการใช 2. การตรวจดวยกระดาษลิตมัส (Litmus paper) เปนการตรวจหาความเปนกรดหรือดางของน้ําในหมอน้าํ แตไมอาจทราบจํานวนกรด หรือตางที่อยูในน้ํานั้นได จึงไมคอยนิยมใช กระดาษลิตมัสมี 2 สีคือ สีแดงและสีนา้ํ เงิน ถานํากระดาษลิตมัสสีแดงแชลงในน้ําที่มกี รดกระดาษลิตมัสจะไมเปลีย่ นสี ถาแชในน้ํา ที่เปนดางจะเปลี่ยนเปนสีนา้ํ เงิน ถานํากระดาษลิตมัสสีน้ําเงินแชลงในน้ําทีม่ ีกรด กระดาษลิตมัสจะเปลีย่ นเปนสีแดง ถา แชในน้ําที่มีดา งจะไมเปลีย่ นสี หมายเหตุ การวัดความเปนกรด – ดางของน้ํา วัดโดยคา pH ถาคา pH ที่ไดมีคาสูงกวา 7 น้ําที่วัด ไดจะมีความเปนดาง ถาต่ํากวา 7 มีความเปนกรด น้าํ ที่ใชกับหมอน้ําควรมีคา pH = 10 สําหรับน้ํา กลั่นเปน Neutral Solution จะมีคา pH value = 7 3. การตรวจดวยไฟฟา (Electrical Salinity Indicator) เปนการตรวจหาจํานวนเกลือที่มีอยูในน้ํา โดยอาศัยหลักของการเปนตัวนําไฟฟาของน้ํา ที่จะตรวจ คือน้ําที่มีเกลือละลายปนอยูจะเปนตัวน้ําไฟฟา หรือกระแสไฟฟาจะผานไดดีกวาน้ําที่ไมมี เกลือ หรือมีเกลือละลายปนอยูนอยกวา ดังนั้น เข็มชี้บนหนาปทมเครื่องวัดจะชี้สงู ขึ้นมากนอยตาม จํานวนเกลือหรือกระแสไฟฟาที่ไหลผาน โดยมีเลขบอกเปนจํานวนเกลือซึ่งจะบอกเปนเกรนตอน้ํา 1 แกลลอน สวนมากใชสําหรับตรวจน้ําเลีย้ งเขาหมอน้ํา เครื่องตรวจเกลือดวยไฟฟานี้ เปนเครื่องตรวจที่ละเอียดและมีความไวมาก ถึงแมจะมี เกลือแตกตางกันเพียงเล็กนอย เข็มก็จะชีบ้ อกใหทราบความแตกตางไดเปนอยางดี 4. การตรวจดวยวิธีเคมี (Chemical test) เปนการตรวจเพื่อหาความเปนกรด ดาง, เกลือ ความกระดาง และ Dissolved oxygen ที่มีอยูในน้ํา โดยอาศัยการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี การตรวจโดยวิธีเคมีนนี้ บั วาไดผลแนนอนและนิยมใช กันมาก รายละเอียดตาง ๆ ศึกษาไดจากคูมือการใชในเรื่องนี้โดยเฉพาะ ในหนังสือเลมนี้จะกลาวไว พอเขาใจ 4.1 การตรวจหาเกลือ (Chloride test) น้ํายาที่ใชในการตรวจ ใชเกลือเงิน (Silver nitrate) ละลายในน้ํา ใหมีเงินไนเกรดละลายปนอยู 4 % เปนน้ํายาเรียกวา “Silver Nitrate Solution” เวลาจะตรวจหาเกลือก็หยดน้ํายานี้ลงในน้ําทีต่ องการจะตรวจแลวเขยา ถาน้ํานั้นขุน แสดง
121 วามีเกลือ แตไมทราบจํานวนเกลือ ในการตรวจทดลองหาจํานวนเกลือจะตองมีกรรมวิธีมากกวานี้ โดยใชวัดจํานวนน้ํายาที่หยดลงในน้ําที่จะตรวจก็จะทราบจํานวนเกลือได 4.2 การตรวจหากรดดาง (Alkalinity test) น้ํายาที่ใชเรียกวา Methylorange หยดลงใน น้ําที่จะตรวจ ถาน้ําเปนสีเหลืองแสดงวาเปนดาง ถาเปนสีชมพูหรือสีแดงแสดงวาเปนกรด การตรวจหาดางอีกวิธีหนึ่งโดยใช Phenolphthalein หยดลงในน้ําที่จะตรวจ 2 - 3 หยด ถาเปนดางจะเปลีย่ นเปนสีชมพู แลวใชกรดไนตริค (Nitric acid) หยดลงตอไปจนกระทั่งสี ชมพูหายไปจึงหยุด จํานวนกรดไนตริคทีใ่ ชไปจะเทากับคาความเปนดางของน้ํานั้น 4.3 การตรวจหาความกระดาง (Hardness test) น้ํายาที่ใชคือ Soap solution ใชหยด ลงในน้ําที่จะตรวจแลวเขยาอยางแรงแลวตั้งทิ้งไว ถาฟองที่เกิดขึ้นอยูไดไมถึง 5 นาที แสดงวาน้ํา เปนน้ํากระดาง ใหหยดน้ํายาแลวกระทําเชนเดียวกันจนฟองเกิดอยูไดนานถึง 5 นาที ก็จะสามารถ ทราบคาความกระดางไดโดยคํานวณจากคาความเปนฟองและจํานวนน้าํ ยาที่ใช
122
บทที่ 9 การใชและการบํารุงรักษาหมอน้ํา (BOILER OPERATION AND MAINTENANCE) การใชและการบํารุงรักษาหมอน้ํา เปนเรื่องที่สําคัญที่เราจะเวนเสียไมได เพราะถาทํา ไปตามหลักการหรือกําหนดที่ถูกตองจะมีผลทําใหหมอน้ําอยูในสภาพที่ใชการไดดี มีอายุใชการ ยาวนาน และมีประสิทธิภาพสูง ฉะนั้นผูที่มีหนาที่ในเรื่องนี้จะตองเปนผูที่มีความรูเรื่องหมอน้ําเปน อยางดี และเอาใจใสเปนพิเศษเพื่อมิใหเกิดการผิดพลาดเสียหายไดงาย การใชงานอยางผิด ๆ หรือไม ระมัดระวังและไมเอาใจใสจะทําใหประสิทธิภาพของหมอน้ําตกต่ําลงอยางมาก จงจําไวเสมอวาหมอ น้ําเปนหัวใจสําคัญของโรงงานตนกําลัง คือทําหนาที่ผลิตไอใหกับเครื่องจักรตาง ๆ ถาเกิดผิดพลาด หรือชํารุดเสียหายแกหมอน้าํ แลว กิจการทั้งหลายในโรงงานจะตองหยุดทํางานทั้งหมดทันที และ สวนมากความผิดพลาดทั้งหลายที่เกิดขึ้นมักจะเกิดจากขาดความเอาใจใสการใชและการระวังรักษาไม ถูกตองนั่นเอง การใชงานหมอน้ํา (Operation of Steam Boiler) แบงออกเปนขั้น ๆ ดังนี้คือ.1. การเตรียมการติดไฟหมอน้ํา 2. การติดไฟหมอน้ํา 3. การใสไฟ, การลุมไฟ , การแตงไฟ, การเรงไฟ, การชักไฟ 4. การเปดไอน้ําใชงาน 5. การดับไฟเลิกใชหมอน้ํา 9.1 การเตรียมการติดไฟหมอน้ํา (Preparation to light – off) หมอน้ําไมวาจะเปนแบบใด หรือใชเชื้อเพลิงอะไรก็ตาม กอนจะทําการติดไฟ โดยเฉพาะเมื่อยังไมมีไอ หรือจะติดไฟใหม จะตองปฏิบัติหรือเตรียมปฏิบัติหรือเตรียมการติดไฟ ดังนี.้ 1. เติมน้ําเขาหมอใหไดระดับที่กําหนด โดยดูจากเครื่องวัดระดับหมอน้ํา โดยมีขีด เครื่องหมายหรือเข็มชี้บอกไว แตโดยปกติจะอยู ½ หรือ ¾ ของหลอดแกว 2. ทดลองกอกหลอดแกววัดระดับน้ําเพื่อใหแนใจวาไมอุดตัน 3. หมุนปด – เปดลิ้นกอกตาง ๆ แลวปดไวตามเดิม 4. เปดกอกอากาศเพื่อไลอากาศและแกสตาง ๆ ที่อาจมีอยูออก แลวปดตามเดิมเมื่อเริ่ม มีไอน้ําออก 5. เปดกอกเครื่องวัดตาง ๆ ใหอยูใ นสภาพเปดทุกตัว
123 6. ตรวจสอบลิ้นปองกันอันตราย อยาใหมีสิ่งใดกีดขวาง และทดลองยกดวยมือเพื่อให แนใจวาไมติดแนนหรือขัดของ 7. เปดฝาปดปลอง (Damper) หรือผาคลุมปลอง (หมอน้ําที่ใชกบั เรือ) สวนลวดยึด ปลองอยาใหตงึ เกินไป ควรคลายใหหยอนเทากันทุกตัว 8. ตรวจความเรียบรอยตาง ๆ ภายในเตา เชน ภายในประตูกนเตา ตองไมมีเชื้อเพลิง ตกอยู หองเพลิงตองสะอาดเรียบรอย ชองทางที่เปลวไฟผานตองสะอาด เหล็กตะกรับวางเรียงให ถูกตอง ไมมีตะกรังหรือเถา ผนังเตาซอมใหเรียบรอย หลอดไฟสะอาดไมมีเขมาจับหนามาก ภายใน เตาไมมีสิ่งของวางลืมไว 9. ตรวจเติมน้ํามันหลอในที่ตาง ๆ ใหเรียบรอย 10. เปดชองอากาศเขาเตาใหมากที่สุด 11. เตรียมเครือ่ งมือดับเพลิงใหพรอมเพื่อจะไดใชการไดทันที 9.2 การติดไฟหมอน้ํา (Lighting off Boiler) การติดไฟหมอน้ํา จะเริ่มทําไดหลังจากเตรียมการตาง ๆ เรียบรอยแลว แบงออกได 2 วิธีคือ.1. การติดไฟหมอน้ําโดยใชถาน หรือฟนเปนเชื้อเพลิง การติดไฟหมอน้ําชนิดใชถาน หรือฟนเปนเชื้อเพลิงสวนมากใชกับหมอน้ําแบบเกา ๆ (ปจจุบันมีใชนอยมากเพราะสวนมากหันมาใชน้ํามันเตาแทน) โดยทําดังนี้คือ.1.1 การติดไฟเมื่อยังไมมีไอน้ํา ใชถานกอนโต ๆ สาดเขาเตาแลวเกลี่ยใหเสมอกันบริเวณประตูเตา แตอยาใหหนา เกินไป (แตถา ถานที่ใชมีขนาดเล็กควรใชกระดาษ หรือผาปูรองกอน) ตอจากนัน้ ก็ใชยุต หรือเศษผา ชุบน้ํามันกาดวางบนถาน แลวจึงเอาฟนวางทับยุตอีกทีหนึ่ง การวางฟนควรวางใหโปรงเพือ่ สอด เปลวไฟเขาไดสดวก โดยเอาดุนเล็กไวตอนลางดุนใหญไวบน เสร็จแลวจึงเอาถานเททับบนฟนอีกที หนึ่งใหทั่วเปนการเสร็จการบรรจุเตา ตอจากนี้จึงใชเปลวไฟสอดเขาไปจุดยุตหรือเศษผาใหติดไฟขึ้น ขณะที่ไฟเริ่มติดใหเปดประตูเตาไวเล็กนอย สวนประตูเถาปด ไฟจะเริ่มติดจากทางดานหนาเขาไป ดานในทีละนอยเรื่อยไป เมือ่ เปนเชนนีใ้ หเพิ่มถานเขาไปอีกไฟจะติดดีขึ้น ถาเปดประตูเตาและประตู เถา เมื่อถานติดไฟทั่วดีแลวก็กระจายถานออกไปใหทวั่ ตะกรับ แลวคอยสาดถานเลี้ยงเรื่อยไป หมายเหตุ การบรรจุเตาและติดไฟหมอน้ําตามที่กลาวนี้จะไมตองกระทําเลยก็ได ถาหากมีหมอน้ํา ใกลเคียงที่ตดิ ไฟอยูแลว โดยเพียงแตตกั ถานจากเตาที่ตดิ ไฟอยูแ ลวมาใสเตาแลวสาดถานดิบเขาไป เทานั้น
124 1.2 การติดไฟหมอน้ําเมื่อมีไอน้ําอยูแลว การติดไฟหมอน้ํานี้ ไมตองบรรจุเตาใหมเหมือนเมื่อยังไมมีไอ เพราะภายในเตายังคงมี เชื้อเพลิงอยู คือรุมไฟไวเนือ่ งจากหยุดใชเครื่องจักรใหญชั่วคราว การติดไฟก็เพียงแตเกลี่ยถานหรือ ฟนเขาไปเทานั้น 2. การติดไฟหมอน้ําโดยใชนา้ํ มันเปนเชื้อเพลิง การติดไฟหมอน้ําชนิดใชนา้ํ มันเชื้อเพลิง (น้ํามันเตา) นี้ แบงออกได 3 วิธี ตามชนิด ของหัวพนน้ํามันเชื้อเพลิง ซึ่งมี 3 ชนิด ตามที่กลาวมาแลว แตทั้ง 3 วิธีก็มีวิธีคลายกัน การติดไฟ หมอน้ําครั้งแรก หรือเมื่อยังไมมีไอน้ําชนิดที่ใชนา้ํ มันเตาเปนเชือ้ เพลิงนี้มีปญหายุงยากเนื่องจาก น้ํามันเตามีความหนืดและจุดติดไฟสูง ซึง่ จะตองอุนใหรอนเสียกอนจึงจะติดไฟไดงา ย ฉะนั้นถาหมอน้ําไมมีไอน้ําเลย จะตองติดไฟดวยถานหรือฟนกอน (แบบเกา) หรือจะ ใชหัวพนเริ่มติดไฟก็ไดถามี ซึ่งเปนระบบที่ใชน้ํามันที่มคี วามหนืดและจุดติดไฟต่ํากวา คือ น้ํามัน ประเภท High Speed จนกระทั่งเกิดไอน้าํ มีกําลังดันประมาณ 10 - 20 psi. สามารถนํามาอุนน้ํามัน ใหรอน หรือชวยทําใหน้ํามันเตาเปนฝอยละอองได ก็ใหเปลี่ยนมาใชหัวพนใชการแทน ซึ่งใชน้ํามัน เตาตอไป การติดไฟหมอน้ําชนิดใชนา้ํ มันเปนเชื้อเพลิง นอกจากจะตองเตรียมการติดไฟตามที่ กลาวไวในเรื่องการติดไฟดวยถานแลว จะตองเตรียมการอื่น ๆ อีกดังนี.้ 1. ตรวจเตาอยาใหมนี ้ํามันหยดเลอะตามที่ตาง ๆ ควรทําความสะอาดและเช็ดใหแหง ตลอดทั้งตอนใตหมอน้ําดวย 2. ทําความสะอาดหัวฉีด ตรวจสอบขนาดใหเหมาะสมแลวประกอบเขาที่ ถอดอันที่ ไมไดใชในการเริ่มติดไฟครั้งแรกออก และทดลองปด - เปดประตูลมเครื่องบังคับอากาศ 3. ทดลองและตรวจดูรอยรัว่ ของทอทางน้าํ มัน การติดไฟหมอน้ําเมื่อมีไอน้าํ อยูแลวสําหรับหมอน้ําที่ใชน้ํามันเปนเชื้อเพลิง ก็คลายกับ การติดไฟครั้งแรก เพราะภายในเตาไมมีเชื้อเพลิงที่กําลังลุกไหมเหมือนแบบใชถานหรือฟน แตกท็ ํา ไดไมยากเพราะไมตองใชหัวพนเริ่มติดไฟ โดยเพียงแตใชเปลวไฟสอดเขาไปที่ปลายหัวพนน้ํามันใช การแลวเปดน้าํ มันก็จะติดไฟขึ้นได เนื่องจากน้ํามันถูกอุนใหรอนอยูแ ลวดวยไอน้ํา แตกอนจะทําการ ติดไฟจะตองเดินเครื่องพัดลมกอน เพื่อไลแกสที่อยูภายในเตาออกไป เมื่อน้ํามันติดไฟดีแลวจึงแตง น้ํามัน, ลม หรือไอน้ําใหเหมาะเพื่อรักษากําลังดันไอน้ําใหไดตามเกณฑใชการ หมายเหตุ ในการติดไฟหมอน้ําเพื่อผลิตไอครั้งแรกหรือเมื่อยังไมมไี อน้ํานี้ จะตองทําใหหมอน้ํา รอนขึ้นชา ๆ ถาเปนหัวพนน้ํามันควรใชหนาแวน (Sprayer Plate) ทีมีขนาดเล็กทีส่ ุด เพราะถาเรง ใหรอนขึ้นเร็วเกินไปจะทําให หมูห ลอด, ผนังเตาชํารุดได ปกติจะใชเวลาในการทําไอประมาณ 1 ถึง 2 ชม. แตถากออิฐในเตาใหมจะตองใชเวลานานกวา
125 9.3 การใสไฟ คือการนําเชือ้ เพลิงถานหรือฟนเขาเตา เพื่อใหเกิดการเผาไหม หรือใหเกิดการเผาไหม หรือใหความรอนแกหมอน้ําอยางสม่ําเสมอ การใสไฟจะตองมีความชํานาญและกระทําอยางรวดเร็ว ทั้งนี้เพื่อปองกันไมใหลมเย็นเขาเตามากเกินไปเปนเวลานาน ๆ การใสไฟควรปฏิบัติดังนี้ คือ.1. การใสถานควรใหมีระดับสม่ําเสมอไมเปนหลุมบอ 2. การบรรจุแตละครั้งควรมีจํานวนเทากัน 3. ขนาดของถานควรใกลเคียงกัน 4. ระยะเวลาการบรรจุแตละครั้งควรเทากัน การใสไฟของหมอน้ําที่ใชนา้ํ มันเปนเชื้อเพลิงไมมี เพราะใชหวั พนน้าํ มัน และหัวพน น้ํามันจะพนน้าํ มันเขาตลอดเวลาอยูแลว การลุมไฟ คือการเลี้ยงเชื้อเพลิงที่เปนถานในเตา ไมใหดบั ในขณะที่เลิกใชเครื่องจักรใหญ ชั่วคราว โดยการโกยถานในเตามากองรวมกันไวที่ประตูเตาหรือที่พนัง แลวใชถานละเอียดลาดคลุม ไวบาง ๆ สวนประตูเตาและประตูเถาใหปดหรือเปดไวเล็กนอย ถามีลิ้นปดปลอง ก็ใหเปดไวเล็กนอย เพื่อใหการเผาไหมเปนไปอยางชาง ๆ จุดประสงคในการรุมไฟก็เพื่อรักษากําลังดันไอน้ําไว สําหรับ เดินเครื่องจักรชวยตาง ๆ การรุมไฟสําหรับหมอน้ําแบบใชน้ํามันไมมี เพราะเปลืองเชื้อเพลิง จึงใชวิธีดับไฟเก็บ ไอน้ําแทน เนือ่ งจากสามารถติดไฟใหมไดงาย การแตงไฟ คือการทําใหเชื้อเพลิงในเตาเกิดการเผาไหมอยางสมบูรณและสม่าํ เสมอ เพื่อให หมอน้ําผลิตไอน้ําออกสม่ําเสมอและมีกําลังดันเปนปกติ ถาเปนหมอน้ําแบบใชถานหรือฟนเปน เชื้อเพลิง ทําไดโดยคอยเกลีย่ ถานไมใหเกิดขึ้นตะกรังหรือเถาหนามากเกินไป และเมื่อความหนาของ ถานไมเทากัน ทําใหลมเดินผานขึ้นไปไดไมสะดวก การแตงไฟควรทําทีละเตา แตถาเตามีขนาดใหญ ควรทําทีละครึ่งเตา ทั้งนี้เพื่อไมใหลมเย็นเขาเตามากเปนเวลานาน ๆ การแตงไฟของหมอน้ําแบบใชน้ํามันเปนเชื้อเพลิงทําไดโดย 1. แตงกําลังน้ํามันใหพอดี 2. อุนน้ํามันใหพอดี 3. จัดกระแสลมเขาเตาใหสมสวนกัน 4. อุนน้ําเขาหมอใหพอดี การเรงไฟ หรือเรียกวา “การเรงไอ” คือการทําใหเชื้อเพลิงในเตาเกิดการเผาไหมรวดเร็วขึ้น เพื่อใหเกิดไอไดมากและเร็วขึ้น การเรงไฟของหมอน้ําที่ใชถานทําได โดยบรรจุถานทีละนอยแต บอยครั้ง แตถาเปนแบบใชน้ํามันกระทําไดโดย 1. เดินเครื่องสูบน้ํามันใหแรงขึ้น และเปดน้ํามันเขาเตามากขึ้น 2. อุนน้ํามันใหรอนขึ้น 3. เดินเครื่องพัดลมใหแรงขึ้นเหมาะสมกับน้ํามันที่เขามากขึ้น
126 4. อุนน้ําเขาหมอใหรอนขึ้น หมายเหตุ การติดไฟหมอน้ําจนกระทั่งเกิดไอน้ําเทากับกําลังดันใชการนั้น ไมควรเรงหรือทําใหเกิด ไอน้ําเร็วเกินไป เพราะจะทําใหหมอน้ําชํารุดเสียหายไดงาย เนื่องจากการขยายตัวของสวนตาง ๆ ไม เทากัน ฉะนัน้ ควรปฏิบัติตามคูมือที่กําหนดหรือตามเกณฑดังนี้ คือหมอน้ําขนาดใหญประมาณ 24 ชั่วโมง หมอน้ําขนาดกลางประมาณ 12 ชั่วโมง หมอน้ําขนาดเล็กประมาณ 3 - 6 ชั่วโมง แตอยางไรก็ตาม หมอน้ําจะตองสามารถผลิตไอ เพื่อใชกับเครื่องจักรชวยตาง ๆ ได ภายในเวลาไมนอยกวา 1 ชั่วโมง การชักไฟ คือ การนําเชื้อเพลิงออกจากเตาและเลิกใชหมอน้ําทันที ในกรณีที่เมื่อเกิดเหตุ อยางใดอยางหนึ่งเกิดขึ้น เชน น้ําแหง หมอน้ําชํารุด เปนตน หรือเมื่อตองการดับไฟเลิกใชหมอ น้ํา ถานําเชื้อเพลิงออกไมทันในกรณีเกิดเหตุฉกุ เฉิน ก็ใหใชถานหรือเถาเปยกสาดเขาเตาแลวปด ประตูเตาและประตูเถาใหไฟดับ หมอน้ําก็จะคอย ๆ เย็นลงเอง สําหรับหมอน้ําที่ใชน้ํามัน ทําไดโดยหยุดฉีดน้ํามันเขาเตา
9.4 การเปดไอน้ําใชงาน กอนที่จะเปดไอน้ําจากหมอน้ํา ซึ่งมีกําลังดันสูงและอุณหภูมิสูงไปใชงาน หรือผานไป ตามทอทางซึ่งยังเย็นอยูนนั้ จะตองทําการอุนทอทางไอและไลน้ําทีต่ กคางอยูตามทอทางออกใหหมด เสียกอน เพราะจะทําใหเกิดชํารุดเสียหายขึ้นไดโดยการเปดลิ้นไอเดินลัด ถาไมมีกใ็ หเปดลิ้นไอใหญ เล็กนอย เพื่อใหไอน้ําผานเขาไปไดนอย กําลังดันจึงไมสูงมาก ไอน้ํานี้จะเขาไปไลน้ําที่ตกคางอยูใน ทอทางออกไปจนหมด การทําเชนนี้ยังเปนการอุนทอทางใหคอย ๆ รอนขึ้นและยังชวยปองกันไมให เกิดการรัว่ ตามหนาแปลนหรืออาจทําใหแตกโดยการกระแทกของน้ํา (Water Hammer) ที่ตกคาง อีกดวย เมื่อกําลังดันไอน้ําในหมอสูงกวากําลังดันไอน้ําในทอทางไอใหญ 5 - 10 psi. ใหเปด ลิ้นไอเดินลัดหรือลิ้นไอใหญทีละนอยจนกําลังดันเทากัน แลวจึงเปดลิ้นไอใหญชา ๆ จนกระทัง่ เปด เต็มที่ การเปดลิ้นไอชวยเพือ่ เปดไอน้ําไปใชกับเครื่องจักรชวยตาง ๆ ก็กระทําเชนเดียวกัน
9.5 การดับไฟเลิกใชหมอน้ํา คือการนําเชื้อเพลิงออกจากเตาหรือหยุดฉีดน้ํามันเขาเตา เมื่อเลิกใชหมอน้ําเพื่อหยุดเดิน เครื่องจักรตาง ๆ ทั้งหมด การดับไฟเลิกใชหมอน้ํามี 2 วิธี คือ :1. การดับไฟเก็บไอน้ํา เปนการดับไฟเลิกใชหมอน้ําชัว่ คราว คลายกับการรุมไฟผิดกัน ที่ตองนําเชื้อเพลิงออกจากเตาใหหมด เนือ่ งจากเลิกใชเครื่องทั้งหมด แตกอนจะดับไฟเลิกใชหมอน้ํา
127 จะตองทํากําลังดันไอน้ําใหเทากับกําลังดันใชการกอน เพือ่ เก็บไวใชเดินเครื่องจักรชวยเมื่อจําเปน เชน เครื่องสูบน้ํามัน และเพือ่ จะไดติดไฟหมอน้ําใหมไดสะดวกระหวางที่ดับไฟนีจ้ ะตองหมัน่ ดูความ เรียบรอยตาง ๆ เชน ระดับน้ําในหมอ เปนตน 2. การดับไฟไมเก็บไอน้ํา เปนการดับไฟเลิกใชหมอน้ํา และเครื่องจักรตาง ๆ เปน เวลานาน ๆ เชน ในกรณีนาํ เรือเขาซอมหรือตองการซอมแซมสวนตาง ๆ ของหมอน้ํา เชน เตา เปน ตน การดับไฟไมเก็บไอน้ํามีขอที่ตองปฏิบัติดังนี้ คือ :1. เปดไอเปาเขมาเพื่อทําความสะอาดพื้นผิวเผารอนหมอน้ําดานสัมผัสไฟ เชน หมู หลอดไฟ ขณะเดียวกันก็เดินเครื่องพัดลมใหแรงขึ้นเพือ่ ไลเขมาออกทางปลอง ถาเปนเรือใหสบู น้ํา ทองเรือออกดวย 2. ปดลิ้นน้ํามันที่หัวพนน้ํามันเชื้อเพลิงทีละหัว และปดประตูลมเครื่องพัดอากาศ แลวเบาเครื่องสูบน้ํามันเชื้อเพลิง และเครื่องพัดลมลง เมื่อปดลิ้นน้ํามันหัวพนหมดทุกอันแลวใหหยุด เครื่องสูบน้ํามัน แลวจึงปดลิ้นน้ํามันทุกลิ้นในระบบ 3. หยุดเครื่องพัดลมแลวปดประตูลมเครื่องบังคับอากาศใหแนน เพื่อไมให ลมเย็นเขาเตา 4. เมื่อกําลังดันไอน้ําในหมอลดต่ําลง เหลือประมาณ 5 – 8 กก./ตร.ซม. ใหสูบน้ํา เขาหมอใหเต็มจนลนออกทางกอกอากาศ เวนแตจะทําการซอมหมอน้ําในวันตอไป 5. เมื่อไอลดลงจนเดินเครื่องจักรตาง ๆ ไมไดแลว ใหเลิกใชเครื่องจักรชวยทั้งหมด 6. ปดลิ้นน้ําเลีย้ งเขาหมอ และลิ้นไอตาง ๆ ใหเรียบรอย 7. ทําความสะอาดบริเวณหนาเตา, พื้นหองและความเรียบรอยทั่ว ๆ ไป 8. เมื่อเตาเย็นลงพอที่คนจะเขาไปได ใหเปดประตูเตาเขาไปตรวจสภาพภายในเตา, ทําความสะอาดและซอมแซมสวนที่ชํารุด 9. ถอดหัวพนน้ํามันทุกหัวออกทําความสะอาด
การบํารุงรักษาหมอน้ํา (Maintenance of Steam Boiler) สาเหตุสําคัญที่หมอน้ําชํารุดเสียหายไดงาย, สภาพทั่วไปไมด,ี ประสิทธิภาพของหมอน้ํา ตกต่ําและอายุใชการสั้น มักจะเนื่องมาจากการบํารุงรักษาหมอน้ําไมถูกตอง ฉะนั้นตองหมัน่ ตรวจ และเอาใจใสอยูเสมอ ทุกครั้งที่ซอมแซมหรือทําความสะอาดหมอน้ําควรบันทึกสภาพ, วิธีซอมและ ผลการซอมทําเอาไว พยายามจัดใหหมอน้าํ ทุกใบที่มีขนาดเดียวกัน มีจํานวนชั่วโมงใชงานใกลเคียง กัน หมอน้ําทีไ่ มไดใชงานควรบรรจุน้ําเต็ม สวนทางดานสัมผัสไฟจะตองแหง, สะอาดและปดสนิท การบํารุงรักษา หรือการระวังรักษาหมอน้ํา มีสวนที่จะตองระวังรักษาที่สําคัญ 2 สวน คือ :-
128 1. การบํารุงรักษาดานสัมผัสไฟ (Maintenace of Fire side) การบํารุงรักษาหมอน้ําดานสัมผัสไฟ เปนการระวังรักษาเพื่อปองกันไมใหเกิดเขมาหรือ สิ่งสกปรกบนพื้นผิวเผารอนหมอน้ําสัมผัสไฟ เชน เปลือกหมอหลอดน้ําใหสะอาดอยูเสมอ เพราะ เขมาและสิ่งสกปรกตาง ๆ เหลานี้ จะเปนตนเหตุทําใหประสิทธิภาพของหมอน้ําตกต่ํา, สิ้นเปลือง เชื้อเพลิง เนือ่ งจากเขมาจะทําหนาที่คลายฉนวนความรอน ทําใหการการถายเทความรอนใหกับหมอ น้ําไดไมดี เกิดการผุกรอนเร็ว เนื่องจากกรดที่เกิดขึ้นจากกํามะถันในน้ํามันเตา และถาหากปลอยให เขมาหนามากก็จะทําใหชองทางที่แกสรอนเดินผานแคบลง พัดลมของเครื่องพัดอากาศจะตองทํางาน หนักขึ้น วิธีกําจัดเขมาที่เกาะตามพื้นผิวเผารอนดานสัมผัสไฟนั้นมีหลายวิธี คือ:1.1 ใชไอน้ําเปาเขมาดวยเครื่องเปาเขมา เปนวิธีที่ไดผลดีมาก เพราะสามารถทําความ สะอาดไดโดยที่หมอน้ํายังทํางานหรือยังรอนอยู คือระหวางใชงานหรือกอนดับไฟ เพราะเขมาจะ หลุดออกไดงาย และระหวางเปาเขมาจะตองเดินเครื่องพัดลมใหแรงขึน้ เพื่อเปาออกทางปลอง 1.2 โดยใชลมหรืออากาศอัด การทําความสะอาดโดยใชอากาศอัดน้ําจะตองใชพรอม กับเครื่องมือดามยาวสําหรับแยงเขาไปเปาเขมาตามซอกระหวางแถวหมูห ลอด ซึ่งไมสามารถเปาดวย เครื่องเปาเขมา หรือเครื่องเปาเขมาเขาไปไมถึง 1.3 โดยใชเครื่องมือกล ที่มีลักษณะคลายเลื่อยใชขูดเขมา ตะกรังและสิ่งสกปรกออก หรือใชแปรงลวดขัดถูออกโดยเฉพาะหลอดไฟ การเอาเขมาออกโดยวิธีนี้ใชในกรณีที่ไมสามารถเอา ออกไดดว ยไอน้ําหรืออากาศอัด สําหรับเขมาภายในหลอดไฟก็ทําความสะอาดดวยแปรงลวดหรือ เครื่องขูดเขมา (ดูรูป Fig. 221) 1.4 โดยใชน้ําฉีดลาง เปนการนําเอาเขมาออกที่ไดผลดีมาก ที่เครื่องมือกลธรรมดาไม สามารถจะทําได เพราะยากตอการเขาไปทําความสะอาด เชน หมูหลอดทําไอเผา 2 ครั้ง หมูหลอด อุนน้ํา, หลอดอุนอากาศ สวนหมูห ลอดทําไอถาสกปรกมากก็มักนิยมใชน้ําฉีกลางเชนเดียวกัน การใชน้ําฉีดลางไมควรทําบอย ๆ จะทําก็ตอเมื่อมีเขมาจับหนาและแนนมาก เพราะอาจ ทําความเสียหายใหกับสวนอื่นได และหลังจากฉีดลางแลวจะตองทําใหหมอน้ําแหงสนิท เครื่องมือที่ ใชในการฉีด มี 2 ชนิด คือ ใชหัวฉีดพิเศษ (Water lance) และใชเครื่องเปาเขมาเปนเครื่องฉีดน้ํา โดยใชน้ําที่มกี าํ ลังดัน 150 - 200 Psi. การทําใหแหงหลังจากฉีดลางดวยน้ําแลว ทําไดโดยติดไฟ หมอน้ําโดยใชหมอพนน้ํามันที่มีขนาดหนาแวนเล็กที่สุดประมาณ 15 นาที แลวดับไฟ 15 นาที เปน ชวง ๆ จนครบ 5 ชม. แลวทิ้งไว 1 ชม. จากนี้จึงติดไฟเพื่อผลิตไอน้ําไปใชเครื่องจักรชวย ถายัง ไมตองการใชไอน้ําหรือยังทําไมได ใหติดไฟแลวดับเปนชวง ๆ ดังกลาวตอไปอีก 2 ชม. เมื่อครบ กําหนดใหเปดประตูเตา เพื่อตรวจสภาพตาง ๆ ภายในเตา
129 2. การบํารุงรักษาดานสัมผัสน้ํา (Maintenance of Water side) การบํารุงหรือระวังรักษาหมอน้ําดานสัมผัสน้ํา เปนการระวังรักษาเพือ่ ปองกันไมใหเกิด คราบปูนหรือเปนที่สะสมสิ่งสกปรก ซึ่งจะทําใหหมอน้ํามีประสิทธิภาพตกต่ําและเกิดชํารุดเสียหาย หรือระเบิกแตกไดงาย การปลอยใหมีคราบปูนหรือตะกรัน (Scale) มากไปจะทําใหเกิดผลเสียตอ หมอน้ําดังนี้ คือ:2.1 ทําใหหมอน้ําระเบิดแตกไดงา ย เพราะตะกรันจะทําหนาที่คลายฉนวนคัน่ ความรอน ความรอนจากเปลือกหมอและหลอดน้ําจึงถายเทความรอนใหกับน้ําไดนอย เปลือกหมอและหลอดจึง รอนจัด และเกิดชํารุดเสียหายขึ้นได สาเหตุสวนใหญที่ทําใหหมอน้ําระเบิดแตกสวนมากเกิดจาก ตะกรัน 2.2 เปลืองความรอนหรือเชือ้ เพลิง เนื่องจากถายเทความรอนใหกับน้ําในหมอไดนอย ความรอนที่เกิดจากการเผาไหมหรือแกสรอนจึงถูกปลอยออกมาทางปลองมาก 2.3 หมอน้ําผลิตไอน้ําชาลง เนื่องจากการถายเทความรอนจากแกสรอนใหนา้ํ ในหมอ นอยลงนั่นเอง การกําจัดคราบปูนออกจากผิวภายในหมอน้ํา ควรทําตามกําหนดเวลาที่กําหนดไวใน คูมือ โดยทัว่ ๆ ไปทําทุก 1,800 – 2,000 ชั่วโมงใชการ แตหมูห ลอดไอเผา 2 ครั้ง ประมาณ 3,600 ถึง 4,000 ชั่วโมงใชการ และทําความสะอาดไดดังนี้ คือ:1. โดยใชเครื่องมือกล (Mechanical Cleaner) เครื่องมือกลที่ใชทําความสะอาดหรือเอาคราบปูนออกมีหลายชนิด ซึ่งขึ้นอยูกับสวน ของหมอน้ํา เชนที่หัวตอหลอดหรือหมอพักน้ํา ใหใชแปรงลวดขัด สวนหมูห ลอดก็ใชแปรงลวด ซึ่ง ขับดวยเครื่องจักรกล เชน มอเตอรแยงลงไปในหลอด ขนาดของแปรงลวดตองมีขนาดพอเหมาะกับ ขนาดโตภายในของหลอด ซึ่งจะไดกลาวในเรื่องเครื่องมือทําความสะอาดคราบปูนตอไป 2. โดยการตมดวยสารเคมี (Boiling out) เปนการนําเอาคราบปูนในหมอน้ําออกในกรณีที่ไมสามารถเอาออกไดดวยเครื่องมือกล ตามที่กลาวมาแลว โดยใชสารเคมี (Boiler Compound) 40 ปอนดตอ น้ํา 1,000 แกลลอน โดยใช สารเคมีละลายในน้ํารอนกอนจึงผสมกับน้าํ แลวสูบสงเขาหมอน้ํา จากนี้จึงตมดวยไอน้ําจากหมอน้ํา ใบอื่น โดยเปดและตอทอทางไอเขาตอนลางสุดของหมอน้ําและสวนอื่น ๆ ที่ตอ งการตม พยายาม รักษากําลังดันใหไดประมาณ 50 psi. และตมอยูน านประมาณ 48 – 72 ชั่วโมง ระหวางตมนี้ให ระบายน้ําออกทิ้ง 1 – 2 ครั้ง เพื่อถายสิ่งสกปรกออก เมื่อครบกําหนดแลวใหถายน้าํ ออกทิ้งแลวลาง ใหสะอาด สารเคมีที่ใชตมหมอน้ําบางชนิดใช Soda ash, Trisodium phosphate และ Caustic Soda อยางละ 2 ปอนดตอน้ํา 1,000 ปอนด เติมลงไปในหมอแลวติดไฟหมอน้ํา 2 – 3 วัน โดยใช
130 กําลังดันไอ 1/3 ของกําลังดันใชการ แตไมควรเกิน 300 psi. ระหวางนี้ใหโบลน้ําทิ้งออกเปนระยะ ๆ แลวเติมน้ําเขาแทน และตมตอไป เสร็จแลวจึงเปดออกทิ้งแลวทําความสะอาดโดยใชน้ําฉีดลาง การตมดวยสารเคมี นอกจากจะใชทําความสะอาดคราบปูนและสิ่งสกปรกตาง ๆ ที่ เกิดขึ้น เชน คราบน้ํามัน ไขมันเนื่องจากใชงานแลว ยังใชทําการตมเพื่อทําความสะอาดน้ํามันและ ไขมันหมอน้ําใหม กอนทีจ่ ะนํามาใชงานดวย นอกจากจะตมดวยดางแลว หมอน้ําบางชนิดจะตม หรือทําความสะอาดดวยกรด (Acid Clean) กอนทีจ่ ะนําไปใชงาน ซึ่งตองทํางานติดตอกันเปน เวลานาน ๆ (Continuous Service) การตมดวยกรด จะใชกับหมอน้ําที่ตองใชงานที่กําลังดัน 800 psi. หรือมากกวา เครื่องมือกลที่ใชในการทําความสะอาดหมอน้ํา เครื่องมือกลที่ใชทําความสะอาดตะกรันหรือคราบปูนที่พื้นผิวเผารอนหมอน้ําดานสัมผัส น้ํามีหลายชนิด ตามชนิดหรือตําแหนงที่เกิดของตะกรัน เชน ที่หวั ตอหลอดหรือภายในหลอดน้ําจะ ใชแปรงลวดขัดดวยเครื่องมือกลตามที่กลาวมาแลว ถาเปนตะกรันที่แข็งมาก ไมสามารถจะเอาออกได ดวยแปรงลวดดังกลาว หรือเปนตะกรันที่เกิดขึ้นที่ผิวภายนอกหลอดไฟ ก็จะตองใชเครื่องมือกล ประเภทอื่น คือ :1. เครื่องมือทําความสะอาดตะกรันหลอดไฟ ตะกรันที่เกิดขึ้นที่ผิวภายนอกหลอดไฟ ของหมอน้ําแบบหลอดไฟนัน้ จะใชเครื่องมืออื่นเขาขูดทําความสะอาดไดยากมาก จึงตองใชเครื่องมือ กลพิเศษหรือมอเตอรเขาไปทําความสะอาด โดยใชเครื่องมือกลดังกลาวสอดเขาไปในหลอดไฟ เครื่องมือกลนี้จะถูกขับใหหมุนไดดว ยไอน้ําหรืออากาศอัด ตอนปลายมอเตอรมีน้ําหนักหรือตุม เหล็กติดอยู (Knocker head) และติดกันดวยขอตอออน ฉะนั้นเมือ่ มอเตอรหมุนน้ําหนักถวงนี้ก็จะ หมุนเหวีย่ งตัวกระแทกหรือเคาะผิวดานในของหลอดไฟ แรงสัน่ สะเทือนจากการกระแทกของ น้ําหนักถวง จะทําใหตะกรันกะเทาะหลุดออกจากหลอด (ดูรูป Fig. 6.1 (a) เครื่องมือกลทําความสะอาดตะกรันหลอดไฟบางชนิดเปนลูกสูบเล็ก ๆ หรือลูกกระทุง (Vibrating plunger) หลายอันกระแทกผิวภายในหลอด (Fig. 220) 2. เครื่องมือทําความสะอาดตะกรันหลอดน้ํา เครื่องมือกลที่ใชทําความสะอาดตะกรัน ภายในหลอดน้ําที่จะกลาวนี้ เปนเครื่องมือชนิดพิเศษโดยเฉพาะตะกรันที่แข็งมาก ซึ่งไมสามารถจะ เอาออกไดดว ยเครื่องมือกลอื่น ๆ เชน แปรงลวดหรือใชแรงสัน่ สะเทือนแบบที่ใชกับหลอดไฟ ลักษณะคลายแบบที่ใชกับหลอดไฟ ตอนปลายติดตั้งเครื่องกัดหรือเครื่องขูดหลายอัน (Cutter head) ซึ่งจะหมุนไปพรอมกับมอเตอร ขณะที่สวมอยูภายในหลอดน้ํา Cutter ทุกอันจะเบงตัวหรือกางออก สัมผัสกับผนังหลอดตลอดเวลา เมื่อมอเตอรหมุนตัว Cutter นี้ก็จะหมุนไปดวย และจะขูดตะกรัน ออก ตะกรันที่ถูกหัวคัดเตอรขูดออกนีจ้ ะถูกนําออกจากหลอดหรือทําความสะอาดอีกทีหนึ่งดวยน้ํา มอเตอรนี้จะถูกขับใหหมุนโดยใชไอน้ําหรือลม ถาเปนแบบไฟฟา ตัวมอเตอรจะติดตั้งอยูภ ายนอก หลอดโดยมีเพลาตอไปขับคัตเตอรโดยตรง (ดูรูป Fig. 6.1 (b), 6.1 (c) และ Fig. 219)
131
Fig. 6.1 (a)
Air – drive fire – tube cleaner.
Fig. 6.1 (c)
Air – driven watertube cleaner.
Fig. 220 Vidrating type of fire tube scale Remover
132 รูป Fig. 6.1 (a) เปนเครื่องมือทําความสะอาดตะกรันที่เกาะอยูที่ผิวภายนอกหลอดไฟ (Vibrating cleaner for use in cleaning fire tube) สวนรูป (b) และ (c) เปนเครื่องทําความ สะอาดตะกรันที่ผิวภายในของหลอดน้ํา (Cutter head type – cleaner for water tube) การทําความสะอาดตะกรันหมอน้ําสําหรับสวนที่สามารถเขาไปขูดหรือทําความสะอาดได สะดวก นอกจากจะใชแปรงลวดขัดถูแลว ยังใชคอนและสกัดปากทื่อ (Hammer and blunt chisel) สกัดออกก็ได
การระวังรักษาเมื่อเลิกใชหมอน้ํา เปนการระวังรักษาหมอน้ําในขณะที่หมอน้ําไมไดใชงาน เชนในกรณีนําเรือเขาซอมในอู เปนเวลานาน ๆ แบงออกได 2 วิธี คือ 1. โดยการสูบน้ําไวเต็มหมอ 2. โดยการสูบน้ําออกจากหมอใหหมดแลวทําใหแหง กอนจะทําการเก็บรักษาหมอน้ําทั้ง 2 วิธีดังกลาว จะตองทําความสะอาดสวนตาง ๆ ของหมอน้ําทัง้ ภายนอกและภายในตลอดจนทําการตรวจสวนประกอบตาง ๆ ใหเรียบรอย ตามหัวขอ ดังนี้คือ 1. ทําความสะอาดภายนอกและภายในหมอน้ํา 2. ทําความสะอาดหลอดไฟและหลอดน้ํา 3. ทําความสะอาดกอกถายน้ํา (Blow off clock) โดยถอดออกชะโลมดวยน้ํามัน 4. ตรวจทอทางน้าํ เลี้ยงอยาใหตนั เนื่องจากตะกรัน โดยเฉพาะบริเวณที่เปนของอ 5. ทําความสะอาดเตา, หองเพลิง, หองควันโดยการขูดเขมาออก แลวทาดวยน้ํามัน เพื่อกันสนิม 6. ตรวจซอมผนังเตาที่เปนอิฐทนไฟ เมื่อเกิดชํารุดหรือแตกราว 7. ตรวจเปลือกหมอน้ํา ซึง่ มักเกิดตามรอยตอแผนเหล็กและฝาอัดชองคนเขา 8. ตรวจหัวตอลิ้นและทอทางตาง ๆ อยาใหเกิดรัว่ ไหลได 9. เหล็กยึดตาง ๆ ของหมอน้ํา 10. ผิวภายนอกเปลือกหมอน้ําอยาใหเปยกชื้นเพราะจะทําใหเกิดสนิมขึ้นได การระวังรักษาหมอน้ําโดยการสูบน้ําไวเต็มหมอ วิธีนี้มีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวา “แบบหมอเปยก” เปนวิธีการระวังรักษาหมอน้ําเมื่อ ตองการเลิกใชหมอน้ําเปนการชั่วคราวหรือไมนานมากนัก ทําไดโดยการสูบน้ําสะอาดผสมดาง เชน ปูนขาวหรือโซดาเขาหมอใหเต็มแลวปดใหสนิท เพื่อไมใหอากาศเขาออกไดสวนตามหลอดน้ํา, หมอ พักน้ํา, หมอพักไอใหใชน้ํามันทาเพื่อกันสนิม สวนบริเวณที่ทาน้ํามันไมไดหรือเขาไมถึงก็ใชน้ํามัน ดินเผาเพื่อใหเกิดควันแลวนําเขาไปวางไวบริเวณนั้น
133 การระวังรักษาโดยการสูบน้าํ ออกจากหมอใหหมด หรือเรียกวา “แบบหมอแหง” เปนการระวังรักษาหมอน้ําเมื่อตองการเลิกใชหมอน้าํ เปน เวลานาน ๆ ทําไดโดยถายน้ําออกจากหมอน้ําใหหมดแลวเช็ดหรือทําใหภายในแหงสนิท แลวนําปูน ขาวใสถาดวางไวภายในหมอเพื่อดูดความชืน้ ที่เกิดขึน้ อีกทีหนึ่ง แตจะตองเปลี่ยนใหมทุก ๆ 6 เดือน หรือตามกําหนด สวนภายในเตาก็ใชถานใสถาดสุมไวบนตะกรับเพื่อไลความชืน้ เมื่อเห็นวาแหงดี แลวก็ใหปดประตูเตา ในกรณีที่ตองการเลิกใชหมอน้ําเปนเวลานานมาก ๆ เชน เปนแรมป ก็ใหใชน้ํามันหรือ ไขทาผิวภายในหมอเพื่อกันสนิม แตเมื่อตองการจะใชหมอน้ําอีก จะตองทําความสะอาดใหหมด โดยการตมดวยดาง หรือสารเคมีหมอน้ําตามที่กลาวมาแลว
การผุกรอนของหมอน้ํา ปญหาเรื่องการผุกรอนของหมอน้ํา นับวาเปนปญหาทีส่ ําคัญมาก เพราะไมสามารถที่จะ ทําใหหมอน้ําไมเกิดการผุกรอนได 100 % นอกจากจะทําใหการผุกรอนลดนอยลงไดเทานั้น หมอ น้ําทุกใบยอมจะตองเกิดการผุกรอน ดังนัน้ อายุใชการของหมอน้ําจึงสั้นลง แตถายังตองการที่จะใช หมอน้ําตอไปหรือใหมีอายุใชการไดตอไปอีก ก็อาจทําไดโดยลดกําลังดันไอน้ําใชการลงบาง การผุกรอนของหมอน้ําจะเกิดขึ้นไดทั้งภายนอกและภายในหมอน้ํา การผุกรอนของ หมอน้ําเนื่องจากสนิมซึ่งเกิดขึ้นภายนอกหมอน้ํา มักจะเนื่องมาจากการรั่วไหลของน้ํามี่ซึมออกมา ตามรอยตอหรือรอยราวหนื่องจากการยืดหดไมเทากัน จึงตองคอยหมั่นตรวจอยูเสมอ สวนการผุ กรอนที่เกิดขึน้ ภายในมักจะมีสาเหตุที่สําคัญ ๆ ดังนี้ คือ :1. ออกซิเจนและคารบอนไดออกไซด (O2 and CO2) กาซทั้งสองนี้สามารถผานเขาไปในหมอน้ําไดโดยปนไปกับน้ําเลี้ยงเขาหมอ เมื่อเขาไป ในหมอก็ทําปฏิกิริยา (Oxidize) กับเปลือกหมอทําใหเกิดสนิม การเกิด Oxidize จะมีมากถาหมอน้ํา มีกําลังดันสูง 2. กรดในไขมัน (Fatty acid) กรดชนิดนี้จะเกิดขึน้ จากน้ํามันทีไ่ ดจากน้ํามันแรจะ แยกตัวออกเมือ่ ไดรับความรอน 3. กรดในน้ํามันพืช (Stearic acid & Oleic acid) กรดนี้เกิดจากน้ํามันพืชโดยจะ แยกตัวออกเมือ่ ไดรับความรอน หมายเหตุ กรดทั้ง 2 ชนิดตามขอ 2, 3 มีอํานาจในการกัดเปลือกหมอน้ําใหเกิดการผุกรอนขึน้ ได น้ํามันพืชและน้ํามันแรทั้งสองนี้ใชในการหลอลื่นเครื่องจักร และผานเขาหมอน้าํ ไดโดยปนไปกับ น้ําเลี้ยงเขาหมอ เนื่องจากใชไอเสียจากเครื่องจักรมาทําการกลั่นตัวเปนน้ํา
134 4. กรดที่เกิดจากแกสคลอรีน แกสคลรีนน้ําเกิดจากแม็กนิเซี่ยมคลอไรดในน้ําทะเลที่รั่ว ผานเขาไปในหมอน้ํา เมื่อแยกตัวออกมาแลวจะเขาทําปฏิกริยาทางเคมีกับไฮโครเจนในน้ํากลายเปน กรดขึ้นได 5. ปฏิกิริยาทางไฟฟา (Galvanic Action) การผุกรอนที่เกิดจากปฏิกริยาทางไฟฟานี้ เกิดขึ้นเนื่องจากใชโลหะตางชนิดกัน เชน ภายในหมอดับไอประกอบดวยหลอดทองเหลือง เปลือก หมอน้ําเปนเหล็ก สวนน้ําในหมอเปรียบเสมือนน้ํายา (Electorlyte) จึงเกิดปฏิกริ ิยาทางไฟฟาขึ้น คลายแบตเตอรี่ และจะเกิดการผุกรอนขึ้นที่แผนเหล็ก ซึ่งมีสภาวะเปนขั้วบวก (Anodes) สวนหลอด ทองเหลืองมีสภาวะเปนขัว้ ลบ (Cathodes) การปองกันการผุกรอนของหมอน้ํา ตามที่ไดกลาวแลววา การผุกรอนของหมอน้ํานั้นยอมจะตองเกิดขึ้นเสมอ เพราะวิธีที่ ปองกันหรือทําใหไมเกิดการผุกรอนขึ้นเลยนั้นไมมี เพียงแตสามารถทําใหการผุกรอนนั้นลดนอยลง ไดเทานัน้ โดยมีวิธีการดังนีค้ ือ :1. พยายามใชน้ําจืดและลดจํานวนเกลือภายในหมอลง ขณะเดียวกันก็พยายามอยาให น้ําเค็มเขาหมอน้ํา 2. ใชหมอกรองกรองน้ําเลี้ยงที่จะสงเขาหมอ เพื่อไมใหไขมันหรือน้ํามันเขาหมอน้ําได 3. ใชแผนสังกะสีกันกรอน (Zinc protection) ติดตั้งไวในบริเวณที่เห็นวาผุไดงาย เนื่องจากปฏิกริ ิยาทางไฟฟา คือบริเวณทีเ่ ปนหนาเรียบภายในหมอน้ําใตระดับน้ํา เชน บริเวณผนัง หองเผาไหม (ตามรูป) และจะตองยึดติดแนนกับ สวนของหมอน้ํา เมื่อติดตั้งแผนสังกะสีแลว การ เกิดปฏิกิริยาทางไฟฟาที่เกิดขึ้นจะเปลีย่ นไป คือ จะเกิดขึ้นระหวางแผนสังกะสีกันกรอนกับหลอด ทองเหลือง เพราะแผนสังกะสีจะมีสภาวะเปน ขั้วบวก (Cathodes) อยางแรง หรือแรงกวาเปลือก หมอ จึงเกิดการผุกรอนขึ้นที่สังกะสีแทน แตถา สังกะสีเกิดผุกรอนจนหมด การผุกรอนก็จะ เกิดขึ้นที่เปลือกหมออีก 4. ปองกันไมให O2 และ CO2 เขาหมอไดโดยใช Air ejector และถังน้ําเลี้ยงชนิดไล อากาศ 5. ใชสารเคมีเพื่อแกความเปนกรดหรือดางและอื่น ๆ ตามที่กลาวแลวในเรื่องการรักษา น้ําในหมอ
135 6. ถาหากตองใชน้ําทะเลเขาหมอน้ําทะเลรั่วไหลเขาหมอน้ําได ตองถายน้ําดวยกอก โบลฟองเสมอ ๆ หรือใสปูนขาวเขาหมอน้ํา ปูนขาวนี้จะเกาะผิวเผารอนใหหนาขึ้นเปนการปองกัน การผุกรอน แตขณะเดียวกันจะทําใหสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น น้ําเลี้ยงสําหรับหมอน้ําและการระวังรักษา BOILER FEED WATER AND TREATMENT การเลือกใชน้ําเพื่อนําไปใชเปนน้ําเลี้ยงหมอน้ําสําหรับ Steam Power Plant นั้น จะตอง เปนน้ําที่สะอาดบริสุทธิ์จริง ๆ ยิ่งกวาน้าํ ที่ใชดื่มอีก น้ําที่ใชดื่มถามีเกลือเจือปนอยูบางเล็กนอย ( 2 – 3 เกรน) อาจเกิดคุณประโยชนตอรางกาย แตถานํามาใชเปนน้ําเลี้ยงหมอน้ํากลับจะเปนอันตราย ตอหมอน้ํา เนื่องจากน้ําทีใ่ ชเติมหมอน้ําไดมาจากหลายแหง เชน น้ําฝน, จากแมน้ํา, จากทะเล, จาก น้ําบาดาล ฯลฯ เปนตน ซึ่งแตละแหงจะหาน้ําบริสุทธิ์ที่เหมาะสมกับหมอน้ําจริง ๆ ตามที่กลาวแลว ไมไดเลย เพราะจะมีสิ่งเจือปนอยูเสมอไมมากก็นอย สําหรับหมอน้าํ เรือ โดยเฉพาะเรือเดินทะเลหรือเรือรบ มีกําเนิดมาจากน้ําทะเลเพราะมี เครื่องกลั่นน้ําสําหรับกลั่นน้าํ จืดจากน้ําทะเลแทบทุกลํา น้ําที่ไดจากเครื่องกลั่นนี้เรียกวา “น้ําอะไหล” (Make up feed Water) น้ําอะไหลนจี้ ะถูกสงเขาหมอน้าํ เพื่อทดแทนที่สูญเสียไป แตน้ําที่ไดจากการ กลั่นนี้ ก็ยังไมจัดวาเปนน้ําที่บริสุทธิ์เพราะยังมีสารหรือสิ่งเจือปน (Dissolve Solid) รวมอยูบ าง ฉะนั้น เมื่อน้ําระเหยกลายเปนไอไป สิ่งที่ละลายเจือปนอยูนจี้ ะสะสมมากขึ้น ๆ จนอาจจะเทากับที่ มีอยูในน้ําทะเลหรืออาจมากกวาก็ได เมื่อเปนเชนนี้ เราจึงทราบเหตุผลวา ทําไมจึงตองคอยระวังและกําจัดสิง่ สกปรกตาง ๆ ที่ปน มากับน้ํา ไมใหมีมากจนเกินไปจนเกิดเปนอันตรายตอหมอน้ําได เชน คอยเติมสารเคมี (Boiler Compound) เขากับน้ําเลี้ยง, โบลน้ํากนหมอและโบลฟองผิวหนาน้ําออกทิ้งเสียบาง เปนตน
บรรณานุกรม วิวัฒน ภัททิบธนี. เทคโนโลยีไอน้ํา. พิมพครั้งที่ 1. กรุงเทพ ฯ : บริษัท เอช. เอ็น. กรุป จํากัด, 2543 สุชาติ ถูกระเบียบ. ทฤษฎีเครื่องมือกลเบื้องตน. พิมพครั้งที่ 10. กรุงเทพ ฯ, 2531